CN1879036B - 定位装置、特别是分批箱(batch box)定位系统,识别单元及用于确定位置的方法 - Google Patents
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Abstract
给出尤其是具有沿着直线段(104)排成行的超声波发射器(1a、1b、1c)的定位装置的解释。用于确定沿着该线段(104)的位置的超声波发射器(1a、1b、1c)的使用能具有高的空间分辨率并能用于多种识别单元。
Description
技术领域
本发明涉及一种定位装置，该定位装置可被用于确定至少一个识别单元的位置。识别单元例如与包括以相同方式要被处理的多个工件(例如半导体晶片)的所谓的制造批次相联系。一批包括例如近似50或25个半导体晶片，也就是两个支架或者一个支架。
发明内容
本发明的目的是详细说明一种简单的定位装置，该定位装置实现高定位精度。特别地，也可被用于通信的系统资源直至最小可能程度地被要求。此外，应详细说明要被定位的识别单元和定位方法。
按照本发明的第一方面，提供了一种定位装置，具有沿着第一路径排成行的多个第一超声波发射器，相互邻近的超声波发射器之间的距离大于一米，其特征在于沿着所述第一路径排成行的用于一个电磁辐射的至少三个辐射接收器。
按照本发明的第二方面，提供了一种位置确定方法，具有下面的步骤：构造定位装置，所述定位装置包括沿着至少一条路径的多个超声波发射器；构造至少两个辐射接收器，所述至少两个辐射接收器分别接收来自由超声波发射器的至少一个以声音辐射的至少一个区域的辐射；将至少一个识别单元引入由至少两个超声波发射器以声音辐射的区域中；执行从至少两个超声波发射器至所述识别单元的超声波传播时间测量，并确定至少一个传播时间数据；取决于所述传播时间数据确定所述识别单元的细位置；基于在至少两个辐射接收器处接收到传播时间数据时的接收强度确定所述识别单元的粗位置；组合所述细位置和所述粗位置，以形成位置数据。
按照本发明的第三方面，提供了一种分批箱定位系统，具有定位装置，所述定位装置针对多个制造设备之间的多个分批箱广泛检测运输路径，并以小于两米或小于一米的精度定位所述分批箱，其特征在于，使用本发明的定位装置和/或识别单元。
本发明基于以下考虑，即利用电磁波(诸如无线电波或者光或红外光)在近距离定位在技术上公认是可能的，但在电路方面是复杂的，因为由于短的信号传播时间造成对电路的处理时间极其严格的要求。在室温下在空气中的传播速度近似340m/s的超声波是更合适的。近距离的信号的传播时间因此例如小于50毫秒。以合理的电路费用可以检测这种传播时间。
依据本发明的定位装置因此包括沿着路径排成行的多个超声波发射器，例如包括至少三个、六个或九个超声波发射器。该行中的邻近超声波发射器之间的距离大于一米。通过这个措施，仍然可以可维持的费用甚至沿着直至几百米的路径来安装发射器。实际的测量仅曾经要求在要被定位的对象的附近的两个最近或仅非常少的发射器。
如果在一个扩展方案中发射器在相互邻近的发射器之间以相互均匀的距离沿着直线段排成行，则用于确定位置的确定方法特别简单。于是，计算方法特别是与位置无关，也就是对于不同的位置总是相同的。
在一个扩展方案中，距离具有在从三米至一米的范围中的值，特别是具有1.6米的值。所提及的值是少量的超声波发射器、高空间分辨率和短传播时间确定之间的特别好的折衷。
在下一个扩展方案中，沿着通道布置发射器，特别是沿着厂房中的通道布置发射器。在厂房中优选地处理集成电子电路的半导体晶片或者其它衬底。
在另一扩展方案中，定位装置包括驱动单元，该驱动单元依据脉冲工作模式来驱动发射器，在该脉冲工作模式中在发射间歇之间发射超声波脉冲。超声波脉冲特别好地适于定位过程。
在下一个扩展方案中，驱动单元循环工作，针对发射器产生促使发射超声波脉冲的驱动信号。一个周期包括至少两个部分，在所述部分中分别驱动发射器的不同部分。通过这个措施，可以没有相互干扰地连续确定来自不同发射器的传播时间。每个周期的部分的数量取决于多个参数(例如所要求的重复率、定位精度、要求用于通信的时间)，并且取决于硬件条件，例如12个超声波发射器被连接到一个驱动单元，以致优选地选择12的倍数。周期的适当数量例如是36个周期或者是48个周期。
在下一个扩展方案中，驱动单元优选地包括多个组驱动单元，这些组驱动单元分别取决于输入信号为多个发射器产生驱动信号。因此可以减小驱动复杂性。
在一个扩展方案中，至少三个其它的US发射器在相互邻近的发射器之间以相互相等的距离沿着其它的直线段排成行。如果两个路径彼此平行，则可以简单的方式检测平行通道中的位置。然而，两维位置检测也是可能的，一个坐标沿着路径而另一坐标取决于该路径，由此实现定位。
在一个扩展方案中，不同路径上的至少两个发射器同时发送，以致排除或大大减小影响的情况。特别是如果多于一个的发射器或者多于三个的发射器或者多于六个的发射器(相对于两条路径中的一条)位于在一条路径平行移动到另一条路径之后的两个同时发射的发射器之间，则这可被实现。
在下一个扩展方案中，没有发射器的超声波信号透入或仅仅大大衰减的超声波信号透入其中的区域位于两条路径之间。该区域例如是其中实现定位的两个通道之间的其它通道。因此，在半导体制造设施中，在干净的房间通道之间布置维护通道。在维护通道中没有定位晶片。
在一个扩展方案中，存在在相互邻近的发射器之间以相互相等的距离沿直的主线段排成行的至少三个其它的US发射器，该主线段相对至少两个辅助线段横置、特别是以90度的角度横置。结果，在连接横向通道的主通道中也执行定位。
在一个扩展方案中，定位装置包括至少三个辐射接收器，特别是包括用于电磁辐射的接收器、诸如RF(射频)或无线电接收器或红外接收器，这些辐射接收器在相互邻近的辐射接收器之间以相互相等的距离沿着直线段排成行。邻近的接收器之间的距离为邻近发射器之间的距离的至少两倍大。在一个改进方案中，接收器用于与要被定位的对象通信。必须尽可能快地实现通信，结果是超声波可能太慢。在一个改进方案中，接收器附加地被用于粗定位，取代传播时间评估接收电平。结果，在粗定位的情况下，电路费用也是低的。
在一个改进方案中，接收器之间的距离位于从三米并直至七米的范围中。结果，总是能确定其接收信号(相对要被定位的单元)显著大于其它接收器的接收信号的接收器，以便能简单和可靠地执行粗定位。
如果在一个改进方案中在与发射器相同的线段上布置接收器，则装配费用是低的。如果一个接收器优选地以距两个发射器相同的距离被布置在两个发射器之间，则屏蔽是低的。
在一个扩展方案中，存在多个连接单元，在这些连接单元处分别操作多个天线模块，天线模块优选地包括接收天线和多个发射器(例如三个发射器)。在一个改进方案中，经由本地数据传输网络(例如经由以太网)连接连接单元。该模块化结构能容易适应不同的空间条件。
在下一个扩展方案中，超声波发射器和RF天线被固定到天花板或被固定到天花板横向支撑。
在一个扩展方案中，定位装置包括至少1000个或至少1500个识别单元，所述识别单元具有相互不同的标识并且所述识别单元被布置在发射器的扩声范围中。举例来说，在厂房中，存在针对集成电路的多个衬底要被定位的上面提及数量的接受容器(receptaclecontainer)。
本发明另外涉及包括存储单元的识别单元，在所述存储单元中存储标识，所述标识区别该识别单元与其它相同构造的识别单元。该识别单元另外包括超声波接收器、辐射发射器、辐射接收器和控制单元。控制单元取决于由辐射接收器接收到的同步信号执行超声波传播时间测量，并借助于辐射发射器向外部发射结果。
在一个改进方案中，识别单元包括节电双稳态字符显示单元，该字符显示单元甚至在已经切断工作电压之后显示要被表示的内容。作为替换方案或者附加地，识别单元包括可经由辐射接收器(例如发光二极管)来驱动的至少一个发光单元。发光单元例如标识优选地或特别快速地要被处理的制造单元。当前所寻找的识别单元通过甚至几米远的发光单元、特别是通过闪烁的发光单元也可与其它识别单元相区分，因此即使位置近似已知仍显著促进了搜索。举例来说，可以容易地从半米的半径内的三个识别单元中挑选出所寻找的识别单元。搜索询问例如经由驱动单元来输入。
本发明另外涉及位置确定方法，该方法具有下面的步骤：
-构造定位装置，所述定位装置包括沿着至少一条路径的多个超声波发射器，
-构造至少两个辐射接收器或辐射发射器，这些辐射接收器或辐射发射器分别接收来自由发射器以声音辐射的至少一个区域的辐射，
-将至少一个识别单元引入由至少两个发射器以声音辐射的区域中，
-执行从至少两个发射器到该识别单元的超声波传播时间测量，并确定至少一个传播时间数据，
-取决于该传播时间数据确定识别单元的细位置，
-借助于至少两个辐射发射器或辐射接收器确定识别单元的粗位置，
-组合细位置和粗位置，以形成位置数据。
产生有效的定位方法，该定位方法特别适用于半导体制造设施中。
在该方法的一个扩展方案中，执行下面的步骤：
-通过平面中的三角测量计算确定细位置，所述平面包括其中超声波发射器排成行的线段并包括识别单元，
-仅通过一个空间坐标确定细位置。
与常常不是必需的三维或两维定位过程相比较，可以非常精确和以低费用执行因此所执行的一维定位过程。
本发明另外涉及(具有定位装置的)分批箱(batch box)定位系统，该定位装置在多个制造设备之间针对多个分批箱广泛检测运输路径，并以小于两米或小于一米的精度来定位这些分批箱。特别地，依据本发明或其扩展方案之一的定位装置被用于分批箱定位系统中。
在一个扩展方案中，分批箱定位系统包括将制造数据和/或运输数据输出到被固定至分批箱的输出单元的通信系统。
结果，在(例如在支架上的)分批箱的存储时间期间能不仅仅收集位置信息和输出信息，而是动态支持整个运输过程。对此的极其重要的原理是天线和发射器安装的线性概念，特别是在沿着通道或所谓的指状通道(finger)的纵轴的中心中安装天线和发射器。通过该原理，可以将天线密度减小到一程度，以致实现广泛定位和与位置无关的通信的所要求的性能。能实现低天线密度，在被用于RF天线(射频)、超声波发射器和识别单元之间的同步通信协议中，并且其中一个周期被分成固定时间段，对于通过超声波进行细定位节约了大于70％的时间，以致使70％的时间保持用于经由无线电的通信过程。
可能沿着指状通道纵轴定位分批箱至几厘米的精度。相反，不可能实现关于根据通道或指状通道的高度和宽度的位置的位置确定、也就是三维位置指示。然而，在运输期间，三维定位指示对于引导功能实际上不是必需的，因为分批箱的精确定位例如通过以翻转点(flipdot)或者闪烁或连续发光的LED或者识别单元处的灯为形式的发光学信号通知的可能性是可能的。
因此，沿着几何线来装配的天线模块决定性地增加了整个系统的性能，这些天线模块可以简单的方式来装配，并与支架再布置大大无关，或生产建筑物的相对小的变换。
本发明因此解决了柔性生产(特别是晶片生产)中运输过程的规划、控制、最佳化和监控的技术问题。自动(例如通过传送带)运输晶片箱，或者人工地(例如通过运输车)运输晶片箱。在以定制的形式定向的生产程序的情况下，常常由于缺乏运输过程的柔性和高资本支出而不能以可维持的费用实施完全自动化的、刚性运输系统的使用。现在克服了该局限，因为在运输过程中及时在任何期望点处执行广泛定位和适当输出(每个分批箱的)运输导引和制造信息，结果由操作者控制干预在任何时刻是可能的。该可能性也被称为无纸传输信息的制造设施(paperless fabrication facility)。因此能例如以不复杂的方式通过制造运输紧急批次(urgent batch)。
本发明特别是详细说明了集成运输导引和制造信息系统，所述集成运输导引和制造信息系统集成基于在整个生产建筑物中通过无线电和超声波技术细定位分批箱的人工运输的路径约定和用于有效传递或用于将分批箱有效运输到下一个制造操作的信息及路由输出。例如经由具有被固定至分批箱的双稳态显示器的无线电发射机应答器执行到操作者的通信。
如下面进一步更详细地解释的那样，该系统包括例如以下部件：
-识别单元或Dis标签(距离发射机应答器、距离标签)作为有源无线电发射机应答器，其具有用于细定位的集成超声波接收器和用于显示数据的双稳态显示器，
-天线模块，其是广泛和模块化的并包括RF天线和超声波发射器以及还包括集成控制装置，
-数据处理系统或箱跟踪服务器，用于控制广泛的定位和与Dis标签的(理解运输路径的)动态通信，以信息输出运输导引和制造信息。
由于晶片箱的空间位置的广泛精确的检测以及在制造建筑物内通过移交原理及时地在任何点处也可能的通信，该解决方法特别地提供了下面的优点：
-具有低至几厘米的精度的广泛精确的定位，
-在发生事件的位置处、也就是例如在分批箱(无纸传输信息的制造设施)处以分散形式在任何时刻输出制造和运输导引信息，
-输出动态状态信息项，例如预定、批次消息或紧急批次，该动态状态信息项有助于处理过程，因为在分批箱自身(无纸传输信息的制造设施)处直接显示信息，
-通过分批箱的搜索、运输和存储操作的最小化可以缩短制造周转时间，以及在其上布置制造机器的电容器利用的最佳化，
-由于RF和超声波技术的高范围，与大大减小安装费用结合的广泛的定位功能成为可能。
附图说明
参照附图在下面解释本发明，其中：
图1示出了依据考虑群集器条件(cluster condition)的线性概念的建筑面积的划分，
图2示出了形成装置的定位装置的线段，
图3示出了驱动和评估单元的组成部分，
图4示出了其位置要被确定的识别单元，
图5示出了用于确定线性位置的三角基本原理，以及
图6示出了用于计算识别单元的位置的方法步骤。
具体实施方式
尽管在半导体制造中基于批次跟踪系统在下面解释了本发明，但是本发明也用于其它领域，例如用于机械工程或图书馆中。尽管下面参照直通道，但是本发明也用于逐段线性的路径段的情况中。
无线电和超声波技术的组合解决了有效通信和精确定位之间的冲突，也就是通信和定位的性能都非常高。当使用超声波(US)时，挑战尽可能不允许超声波信号的对时间要求严格的处理是有效的。相比无线电射束以其传播的光速，声音的速度近似是340m/s。为了通过超声波确定模拟位置信息项，必须确保Dis标签中的US接收器并不同时接收两个US信号，所述两个US信号的来源不能被区别。其结果是，依据防碰撞条件，不允许US发射器同时发射，这些US发射器：
-位于特定邻近区域内，通过超声波发射器的范围和通过US接收器相对角度的接收灵敏度决定性地确定所述特定邻近区域的范围，以及
-这些US发射器在通过预定最大时间确定的特定时间内发射，直至US信号的到达。
因此必需避免其中在该时限内接收两个US信号的情况，并且将信号分配给特定的US发射器是不可能的。在例如“每隔30秒更新所有分批箱的空间位置”的性能要求的情况下，多个超声波发射器不得不在信号彼此不冲突的情况下同时被驱动。这可以通过将被同时驱动的所有US发射器分配至公共群集器来实现。该方法基于给出群集器的同时发射的US发射器之间的最小几何距离。该条件在下面也被称为群集器条件。通过防碰撞条件和通过无线电粗定位的质量来确定群集器条件的最佳设计、也就是群集器的两个US发射器之间的所选择的距离，因为Dis标签或US接收器仅笼统地将接收到的传播时间分配给群集器的所有天线。例如通过具有来自要被定位的Dis标签的信号的最强接收电平的无线电天线的位置的知识来实现粗定位期间的给区域的分配。
此外，必须考虑30秒中连续发射的US发射器的数量必须是小的，因为否则太小的“无线电时间”在例如同步通信协议中可用于：
-通过Dis标签反馈传播时间和标识数，
-连接单元(在下面更详细地解释)和Dis标签之间的通信。
在示范性实施例中，包括随后的传播时间测量的用于发射US信号的时间总共仅四分之一周期。
这些限制的结果是，通过通信协议中它们的超声波发射的时间位置不能区分所有US发射器。因此，只基于US传播时间的绝对定位是不可能的。因此，通过无线电场强度测量来执行粗定位，也就是绝对坐标，并且经由通过超声波的传播时间测量来执行细定位，也就是确定相对坐标。
图1示出了依据考虑群集器条件的线性概念的厂房100的建筑面积的划分。依据线性概念将厂房100分成主通道102和分成横向通道104、108，以及也分成由点表示的其它横向通道110。由于在示范性实施例中为30秒的用于定位的最大可用时间，以及由于冗余原因不得不在一个周期中切换三次所有超声波发射器的条件，结果是最大群集器数为36。
如将在下面参照图2更详细地解释那样，分别通过无线电天线120至162组合三个超声波发射器a、b和c，邻近超声波发射器1a至7b分别相距1.6米。利用这些前提，每个周期最多12个各具有三个超声波发射器的无线电天线在通道中可以接通三次。然而，通过使用群集器1至24，可以同时切换相同群集器的超声波发射器。在下文中，无线电天线120至162以及三个超声波天线或超声波发射器1a至7b被称为装置。
主通道102被编号为指状通道“18”。横向通道104被编号为指状通道“01”。横向通道104被编号为指状通道“02”，等等。结果，能形成用于表示超声波天线的标识，例如标识013a，用于表示横向通道104的第三装置中的第一超声波发射器a。
在示范性实施例中，主通道102和横向通道104、106、110全部具有例如2.80米的宽度，并且主通道102具有38米的长度。横向通道104具有19.2米的长度，并且横向通道108具有33米的长度。
在主通道102中布置具有无线电天线120至126的装置和其它装置170(未示出)。在行172中表示超声波发射器，其以1a、1b、1c、2a、2b等开始。行174用于表示说明主通道102中的超声波发射器的群集器关联的数。因此，超声波发射器1a与群集器15相关联，超声波传感器1b与群集器16相关联等。处仅使用最多36个可能的群集器的24个群集器，以致在主通道102中，超声波发射器4b与群集器1相关联，而超声波发射器4c与群集器2相关联等。
横向通道106在主通道102的超声波发射器1a处从主通道102分叉。将横向通道104中的第一超声波发射器1a分配给群集器1，导致由于发射超声波脉冲期间的偏移，对不同通道的超声波信号的小影响。同样地，将横向通道108的第一超声波传感器1a分配到不同的群集器、也就是群集器15，而不是最接近所述超声波发射器1a的主通道102的超声波发射器2c、3a、3b，这些超声波发射器被分别分配到群集器20、21和22。以上升的顺序驱动群集器1至24的超声波发射器。
在横向通道104中布置具有无线电天线130至136的装置。在行182中表示超声波发射器，其以1a、1b、1c、2a、2b等至4c开始。行184用于表示说明主通道102中的超声波发射器的群集器关联的数。因此，超声波发射器1a与群集器1相关联，而超声波传感器1b与群集器2相关联等。
在横向通道108中布置具有无线电天线150至162的装置。在行192中表示超声波发射器，其以1a、1b、1c、2a、2b等至7b开始。行194用于表示说明主通道102中的超声波发射器的群集器关联的数。因此，超声波发射器1a与群集器15相关联，而超声波传感器1b与群集器16相关联等。仅使用最多36个可能的群集器的24个群集器，以致在横向通道108中，超声波发射器4b与群集器1相关联，而超声波发射器4c与群集器2相关联等。
在横向通道104和108之间，装置也以群集器偏移工作，以便避免超声波测量的干扰。该偏移总计十个群集器，以便如果一个通道平行位移到另一个通道上，则通道的九个超声波发射器总是位于一群集器的分别同时发射的超声波发射器之间。
图2以表示相互相同构造的装置120至162、170、180和190的方式示出了定位装置198(其形成具有无线电天线130的装置)。沿着直线相继地布置通道的装置。在示范性实施例中，将装置装配在天花板或墙上。
在超声波发射器1a和超声波发射器1b之间存在1.6米的距离A3。在超声波发射器1b和超声波发射器1c之间同样存在1.6米的距离A4。在距超声波发射器1c为0.8米的距离A6处布置无线电天线130，并因此精确位于超声波发射器1b和1c之间的中心中。邻近装置的无线电天线132在距无线电天线130为4.8米的距离处。
图3示出了驱动和评估单元220的组成部分，除了例如基于操作系统Windows 2000的数据处理系统(未示出)以外，该驱动和评估单元220包括以下部件：
-数据传输网络的所谓的开关222，数据处理系统也在该数据传输网络处工作，
-被连接到开关222的多个连接单元，在图3中示出其四个连接单元230至236。通过点表示被连接到开关236的其它连接单元238。
-多个具有相应的无线电天线130至136和各具有三个超声波发射器的装置或天线模块，这四个装置分别被连接到连接单元230至238。
-被包括在相应装置或天线模块中的驱动单元240至246，并且这些驱动单元240至246分别驱动一装置的三个超声波发射器，例如具有无线电天线130的装置的驱动单元240驱动超声波发射器1a、1b和1c。
-用于给连接单元230至238以及驱动单元240至246供电的电源单元240。
图4示出了识别单元300或具有外壳302的Dis标签，显示器304适于所述识别单元300或具有外壳302的Dis标签，以用于表示五行字母数字文本308至316。识别单元300也附加地包括例如作为菜单选择键工作的四个操作键320至326。
此外，识别单元300包括超声波接收器330，借助于所述超声波接收器330执行传播时间测量。两个发光二极管332和334分别用于标识所寻找的分批箱和标识紧急批次。识别单元附加地包括用于与无线电天线120至162进行通信的发射/接收天线302。通过内部电池、蓄电池、以及可能地通过太阳能电池来供给识别单元300。位于识别单元300内的是提供识别单元的功能的电路，该识别单元的功能特别是：
-传播时间测量，其包括同步化，
-传播时间测量的结果的发射，
-接收在显示器304上所表示的消息。
在图4中，在显示器304的左上角中或在行308中显示识别单元300的标识。在示范性实施例中，显示标识“123”，其例如对应于批号。
在显示器340的行310中，在当前菜单选择中表示字“位置”。行312包括文本“指状通道2”，也就是说明识别单元300当前位于其中的指状通道或横向通道108。
第四行314显示文本“x＝34.50m”，因为已经确定识别单元300和横向通道108的开始之间34.50米的距离。第五行316用于显示用于操作识别单元300的控制符350至354。
图5示出了用于确定线性位置的三角基本理论。为了利用批次跟踪系统实现最大性能、也就是最大通信率并且同时实现精确的定位，US发射器密度(也就是每单位面积的US发射器的数量)必须被尽可能地减小。为此，实现指状通道/通道104、106、108的纵向方向上的US发射器的共线布置，在这种情况下，仅精确和清楚地说明指状通道/通道104、106、108的纵向方向上的位置。
两个球形400和402的交叉产生环404，根据US发射器7a与识别单元300之间的和其它发射器7b与识别单元300之间的US传播时间计算这两个球形的半径，所述环404垂直于指状通道或通道的纵轴。通过下面的公式，根据每个传播时间确定距相应发射器的距离：
传播时间*US速度＝距离。
在21摄氏度处，该传播时间总计343.96m/s(米每秒)。
US发射器例如是邻近US发射器或仅由一个干涉超声波发射器(例如横向通道108中、也就是指状通道“02”中的US发射器7a和7b)分离的发射器。在示范性实施例中，当识别单元当前精确地位于US发射器7a和7b之间的一半长度处时，球形400、402具有相同的半径r1、r2。在其它位置处，球形400、402具有相互不同的半径。然而，对于所有球形半径r1、r2，下面的几何考虑有效。因此，利用“线性概念”，原理上，两个US传播时间满足于识别单元300的精确位置的计算。
在平行于通道方向的横向通道108的中心中，在各为1.6米的固定距离L处布置US发射器。如果对D i s标签300提出具有限定距离LM的两个US发射器的两个传播时间测量，在这种情况下LM＝L*n有效，其中n是自然数，则通过制定由线段410、412(根据来自发射器7a的超声波脉冲的传播时间所确定的、Dis标签300与发射器7a之间的距离)和414以及线段410、416(根据来自发射器7b的超声波脉冲的传播时间所确定的、Dis标签300与发射器7b之间的距离)和418构成的直角三角形的毕达哥拉斯定理能计算横向通道108中的Dis标签300的位置。线段414表示距发射器7a的x距离。线段418表示距发射器7b的x距离。
通过距离LM和位置x，线段414和418取决于彼此，在这种情况下，在图5中，对于等于x的线段414的长度，下式有效：
线段414的长度＝LM-x。
线段410的长度并不是必须被确定。因此可以根据所说明的关系计算位置x。该计算与横向通道108中的识别单元300的y位置(相对纵轴横向横置)或z位置(高度)无关。
如果对于每个周期的识别单元重复计算位置，则可以避免确定位置中的误差。只有在识别单元的所确定的位置相对应时才限定有效值。举例来说，30秒的主周期因此被再次分成各10秒的三个子周期。依靠该程序，可以免除定位当前在运动中的识别单元300，直至运动的结束。此外，反射和其它干扰源因此较小程度地影响结果。
图6示出了用于计算识别单元的位置的方法步骤。在方法步骤500和502中，由识别单元确定传播时间，并经由无线电天线120至162报告给中央数据处理系统。在方法步骤500中，通过Dis标签确定接收到的US信号的传播时间，例如具有ID(标识符)123的Dis标签300确定时隙13中12ms的传播时间和时隙18中14ms的传播时间。在横向通道108中，时隙13例如涉及US发射器7a，而时隙18例如涉及US发射器7b。在方法步骤502中，以电报的形式经由无线电将所确定的传播时间发射到数据处理系统。
在随后的方法步骤504中，通过连接单元230至238来确定场强。举例来说，以45dB的电平，无线电天线162或(利用上面介绍的命名法的)天线RF0207接收来自Dis标签300的接收信号。在示范性实施例中，具有第二最强接收电平的天线是具有30dB的接收电平的天线160、也就是天线RF0206。
之后，在方法步骤506至510中，由数据处理系统执行粗定位，所述数据处理系统也被称为BTS服务器(箱跟踪服务器)。在方法步骤506中，进行检查，以确定最强接收电平的场强是否超过第二最强接收电平的场强10dB。如果这是这种情况，则方法步骤508直接跟随方法步骤506，在方法步骤508中将Dis标签的电报分配给厂房的布局中的RF天线。在示范性实施例中，将Dis标签300的电报分配到指状通道或横向通道108中的RF天线7或162处的US发射器a。
相反，如果在方法步骤506中确定没有达到电平条件，则使用不同的定位方法，或等待来自相关Dis标签的电报的下一个接收。
在随后的方法步骤512和514中，由BTS服务器执行细定位。在方法步骤512中，BTS服务器基于厂房100的布局数据确定天线162，见图1。在随后的方法步骤514中，该BTS服务器执行参照图5所解释的计算。在计算期间，取代三边测量执行仅具有两个传播时间的较简单的方法。由BTS服务器产生定位文本“指状通道02；x＝34.5m”。
然后执行方法步骤516至520，其中由BTS服务器进行公布决定。在方法步骤516中，进行检查，以确定Dis标签300的位置是否因为上一个周期已改变。如果这是这种情况，则在方法步骤518中，在数据库中更新位置，并将定位文本发射至Dis标签300。相反，如果位置保持相同，则方法步骤516之后直接是方法步骤520，在方法步骤520中并不出现数据库的更新和定位文本的公布。
例如依据已知的开槽(slotted)ALOHA方法执行例如直至2000个Dis标签的传播时间的通信。举例来说，每个周期100个时隙被分成各20个子时隙。每个Dis标签在随机确定的时隙中发射，以致由于最终的均匀分布，尽管相同构造和相同工作的Dis标签，Dis标签也可针对大部分传输所确定的传播时间。通过上面提及的冗余可以避免缺少的消息。然而，作为替换方案，也利用其中每个Dis标签被分配有专用子时隙的方法。
Claims (38)
1.一种定位装置(198)，
具有沿着第一路径(104)排成行的多个第一超声波发射器(1a至4c)，相互邻近的超声波发射器(1a，1b)之间的距离(A3)大于一米，其特征在于沿着所述第一路径(104)排成行的用于一个电磁辐射的至少三个辐射接收器(130至136)。
2.如权利要求1所述的定位装置(198)，其特征在于，所述多个第一超声波发射器(1a至4c)在相互邻近的第一超声波发射器(1a，1b)之间以相互均匀的距离(A3，A4)排成行，所述距离(A3，A4)在从一米至三米的范围中，和/或其中所述多个第一超声波发射器(1a至4c)沿着直线段(104)排成行。
3.如权利要求2所述的定位装置(198)，其特征在于，所述距离(A3，A4)在从1.5米至二米的范围中。
4.如权利要求2所述的定位装置(198)，其特征在于，所述距离(A3，A4)是1.6米。
5.如权利要求1至4的任何一项所述的定位装置(198)，其特征在于，沿着通道(104)布置所述多个第一超声波发射器(1a至4c)。
6.如权利要求5所述的定位装置(198)，其特征在于，沿着厂房(100)中的通道(104)布置所述多个第一超声波发射器(1a至4c)，在厂房中处理集成电子电路的半导体晶片或其它衬底。
7.如权利要求1所述的定位装置(198)，其特征在于驱动单元(220)，所述驱动单元(220)依据脉冲工作模式驱动所述多个第一超声波发射器(1a至4c)，在所述脉冲工作模式中，在发射间歇之间发射超声波脉冲。
8.如权利要求1所述的定位装置(198)，其特征在于驱动单元(220)，所述驱动单元(220)循环工作，并针对所述多个第一超声波发射器(1a至4c)产生促使发射超声波脉冲的驱动信号，
一周期包括至少两个部分，在所述两个部分中分别驱动所述多个第一超声波发射器(1a至4c)的不同部分。
9.如权利要求8所述的定位装置(198)，其特征在于，所述驱动单元(220)包括多个组驱动单元(230至238)，所述多个组驱动单元(230至238)分别取决于输入信号为多个第一超声波发射器(1a至4c)产生所述驱动信号。
10.如权利要求8所述的定位装置(198)，其特征在于，至少三个第二超声波发射器(1a至7c)沿着第二路径(108)在相互邻近的第二超声波发射器(1a，1b)之间以相互相等的距离(A3，A4)排成行，两条路径(104，108)相对彼此平行或横置(102，104)。
11.如权利要求10所述的定位装置(198)，其特征在于，所述第二路径(108)是另外的直线段。
12.如权利要求10或11所述的定位装置(198)，其特征在于，彼此平行地布置所述两条路径(104，108)，并且其中，如果平行移动，则一条路径(108)完全重叠另一路径(104)或重叠至少50％的长度。
13.如权利要求12所述的定位装置(198)，其特征在于，同时发射不同路径(104，108)上的至少两个超声波发射器(1a，4b)。
14.如权利要求13所述的定位装置(198)，其特征在于，多于一个的第一超声波发射器或多于三个的第一超声波发射器或多于六个的第一超声波发射器位于平行移动之后的所述至少两个超声波发射器(1a，4b)之间。
15.如权利要求12所述的定位装置(198)，其特征在于没有所述多个第一和第二超声波发射器(1a至4c)的超声波信号透入或仅大大衰减的超声波信号透入其中的区域(106)位于所述两条路径(104，108)之间。
16.如权利要求13或14所述的定位装置(198)，其特征在于没有所述多个第一和第二超声波发射器(1a至4c)的超声波信号透入或仅大大衰减的超声波信号透入其中的区域(106)位于所述两条路径(104，108)之间。
17.如权利要求8所述的定位装置(198)，其特征在于，至少三个第三超声波发射器(1a至5a)在相互邻近的超声波发射器(1a，1b)之间以相互相等的距离(A3，A4)沿着直的主路径(102)排成行，所述主路径(102)相对至少两条其他的路径(104，108)横置、特别是以90度的角度横置。
18.如权利要求1所述的定位装置(198)，其特征在于，所述至少三个辐射接收器(130至136)沿着直路径(104)、在相互邻近的辐射接收器(130，132)之间以相互相等的距离排成行，
相互邻近的辐射接收器(130，132)之间的距离为相互邻近的超声波发射器(1a，1b)之间的距离的至少两倍大。
19.如权利要求18所述的定位装置(198)，其特征在于，相互邻近的接收器(130，132)之间的距离小于相互邻近的超声波发射器(1a，1b)之间的距离的五倍。
20.如权利要求18或19所述的定位装置(198)，其特征在于，提供至少一个以下特征：
相互邻近的辐射接收器(130，132)之间的距离大于三米并小于七米，
在与所述多个第一超声波发射器(1a至4c)相同的线段上布置所述至少三个辐射接收器(130至136)，
分别在两个相互邻近的第一超声波发射器(1a，1b)之间布置一个辐射接收器(130)。
21.如权利要求20所述的定位装置(198)，其特征在于，在距所述两个相互邻近的超声波发射器(1a，1b)相同的距离(A6)处布置一个辐射接收器(130)。
22.如权利要求20所述的定位装置(198)，其特征在于，相互邻近的辐射接收器(130，132)之间的距离大于四米并小于5.5米。
23.如权利要求20所述的定位装置(198)，其特征在于，相互邻近的辐射接收器(130，132)之间的距离是4.8米。
24.如权利要求22所述的定位装置(198)，其特征在于，在距所述两个相互邻近的超声波发射器(1a，1b)相同的距离(A6)处布置一个辐射接收器(130)。
25.如权利要求23所述的定位装置(198)，其特征在于，在距所述两个相互邻近的超声波发射器(1a，1b)相同的距离(A 6)处布置一个辐射接收器(130)。
26.如权利要求18所述的定位装置(198)，其特征在于评估单元(220)，所述评估单元(220)取决于所述至少三个辐射接收器(130至136)处的接收信号以粗分辨率确定(506至510)位置，
并且所述评估单元(220)基于传播时间测量执行相对于所述粗分辨率的较细的空间分辨率(512，514)，借助于至少两个相互相邻的第一超声波发射器(1a，1b)已经确定所述传播时间测量。
27.如权利要求26所述的定位装置(198)，其特征在于，所述至少三个辐射接收器(130至136)还用于接收来自要被定位的对象的数据。
28.如权利要求20所述的定位装置(198)，其特征在于评估单元(220)，所述评估单元(220)取决于所述至少三个辐射接收器(130至136)处的接收信号以粗分辨率确定(506至510)位置，并且所述评估单元(220)基于传播时间测量执行相对于所述粗分辨率的较细的空间分辨率(512，514)，借助于至少两个相互相邻的第一超声波发射器(1a，1b)已经确定所述传播时间测量，所述至少三个辐射接收器(130至136)还用于接收来自要被定位的对象的数据。
29.如权利要求1所述的定位装置(198)，其特征在于多个连接单元(230至238)，在所述连接单元(230至238)处分别操作多个天线模块，天线模块包括接收天线(130)和多个第一超声波发射器(1a至1c)，并且所述连接单元(230至236)经由本地数据传输网络(222)被连接。
30.如权利要求1所述的定位装置(198)，其特征在于至少500个或至少1000个识别单元(300)，所述识别单元(300)具有相互不同的标识，并在所述多个第一超声波发射器(1a至4c)的扩声范围中布置所述识别单元(300)，所述识别单元(300)分别被固定到用于集成电路的多个衬底的接受容器。
31.如权利要求1所述的定位装置(198)，其特征在于识别单元(300)，所述识别单元(300)具有：
存储单元，其中存储标识，所述标识区别所述识别单元(300)与其它的相同构造的识别单元(300)，
超声波接收器(330)，
辐射发射器(340)，
辐射接收器(340)，以及
控制单元，所述控制单元取决于由所述辐射接收器(340)接收到的同步信号执行超声波传播时间测量，并借助于所述辐射发射器(340)发射所述结果，
其特征在于，可经由所述辐射接收器(340)来驱动的至少一个发光单元(332，334)。
32.如权利要求31所述的定位装置(198)，其特征在于，所述识别单元(300)是双稳态字符显示单元(304)，所述双稳态字符显示单元(304)即使在已切断工作电压之后仍显示要被表示的内容。
33.一种位置确定方法，具有下面的步骤：
构造定位装置(198)，所述定位装置(198)包括沿着至少一条路径(102至108)的多个超声波发射器(1a至4c)，
构造至少两个辐射接收器(130至136)，所述至少两个辐射接收器(130至136)分别接收来自由超声波发射器(1a至4c)的至少一个以声音辐射的至少一个区域的辐射，
将至少一个识别单元(300)引入由至少两个超声波发射器(1a至4c)以声音辐射的区域中，
执行从至少两个超声波发射器(1a至4c)至所述识别单元(300)的超声波传播时间测量，并确定至少一个传播时间数据，
取决于所述传播时间数据确定所述识别单元(300)的细位置，
基于在至少两个辐射接收器(130至136)处接收到传播时间数据时的接收强度确定所述识别单元(300)的粗位置，
组合所述细位置和所述粗位置，以形成位置数据。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于下面的步骤：
在所述识别单元(300)中执行所述传播时间测量，
从所述识别单元(300)经由所述至少两个辐射接收器(130至136)向确定所述位置数据的评估单元传送所述传播时间数据。
35.如权利要求33或34所述的方法，其特征在于，使用如权利要求1至30之一所述的定位装置和/或如权利要求31或32所述的识别单元(300)。
36.如权利要求33至35之一所述的方法，其特征在于至少一个下面的步骤：
通过平面中的三角测量计算确定所述细位置，所述平面包括其中所述多个超声波发射器(1a至4c)排成行的线段并包括所述识别单元(300)，
仅通过一个空间坐标来确定细位置。
37.一种分批箱定位系统，
具有定位装置(198)，所述定位装置(198)针对多个制造设备之间的多个分批箱广泛检测运输路径，并以小于两米或小于一米的精度定位所述分批箱，其特征在于，使用如权利要求1至30之一所述的定位装置和/或如权利要求31或32所述的识别单元(300)。
38.如权利要求37所述的分批箱定位系统，其特征在于输出制造数据和/或将数据运输到被固定至所述分批箱的所述识别单元(300)的通信系统。
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