DE10008289A1 - Method and device for determining the orientation and / or the direction of movement of a movable object, in particular a robot, in a movement space - Google Patents
Method and device for determining the orientation and / or the direction of movement of a movable object, in particular a robot, in a movement spaceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung und/oder der Bewegungsrichtung ei nes bewegbaren Objekts, insbesondere eines Roboters.The invention relates to a method and an apparatus for Determination of the orientation and / or the direction of movement ei nes movable object, in particular a robot.
Bei als Fahrzeug ausgebildeten Robotern, die beispielsweise dazu dienen können, in Fertigungshallen Bauteile oder Produk te an bestimmte Positionen zu transportieren, ohne dass hier zu eine manuelle Steuerung des Fahrzeugs erforderlich wäre, ist es zur Ermittlung der Ausrichtung bzw. der Bewegungsrich tung des Roboters bekannt, ein Gyroskop vorzusehen. Hierdurch kann die Winkelgeschwindigkeit und durch deren Integration die Bewegungsrichtung gemessen werden. Als nachteilig haben sich hierbei jedoch hohen Kosten dieser Lösung sowie die Tem peraturempfindlichkeit und die Drift des Gyroskops erwiesen.For robots designed as vehicles, for example can serve in production halls components or product to be transported to certain positions without being here manual control of the vehicle would be required it is used to determine the orientation or the direction of movement device of the robot known to provide a gyroscope. Hereby can change the angular velocity and by integrating it the direction of movement can be measured. Have a disadvantage However, the high cost of this solution and the tem temperature sensitivity and the drift of the gyroscope.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung und/oder der Bewegungsrichtung eines bewegbaren Objekts, insbesondere eines Roboters, in einem Bewegungsraum zu schaffen, wobei mit geringem Aufwand eine möglichst genaue Ermittlung der Aus richtung bzw. der Bewegungsrichtung möglich ist.The invention is therefore based on the object of a method and a device for determining the orientation and / or the direction of movement of a movable object, in particular of a robot to create in a movement space, with the most accurate possible determination of the out direction or the direction of movement is possible.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Pa tentansprüche 1 bzw. 6.The invention solves this problem with the features of Pa Claims 1 and 6.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass es mit ver hältnismäßig geringen Aufwand möglich ist, in einem Bewe gungsraum ein polarisiertes elektromagnetisches Feld zu er zeugen, das zumindest eine örtlich konstante Polarisations richtung besitzt. Ein derartiges Feld wird im Folgenden als linear polarisiert bezeichnet, obwohl in der Literatur dieser Begriff meist nur in Verbindung mit ebenen Wellen mit kon stanter Polarisationsrichtung gebräuchlich ist, welche im ge samten betrachteten Raum dieselbe konstante Polarisations richtung aufweisen.The invention is based on the knowledge that ver relatively little effort is possible in one move a polarized electromagnetic field testify that at least a locally constant polarization direction. Such a field is referred to below as linear polarized, although in the literature this Term mostly only in connection with plane waves with con Stanter polarization direction is common, which in ge same constant polarization across the entire space have direction.
An der Position des bewegbaren Objekts kann dann erfindungs gemäß fortlaufend, auf Anforderung oder in vorgegebenen zeit lichen Abständen die Polarisationsrichtung des elektromagne tischen Feldes ermittelt werden, wobei zur Bestimmung der Ausrichtung des bewegbaren Objekts im Bewegungsraum die Win kelabweichung einer vorgegebenen bekannten Richtungsachse des Objekts von der Polarisationsrichtung ermittelt werden kann und/oder zur Bestimmung der momentanen Bewegungsrichtung des bewegbaren Objekts im Bewegungsraum die Winkelabweichung der in Bezug auf eine Richtungsachse des Objekts bekannten Bewe gungsrichtung von der Polarisationsrichtung ermittelt werden kann.At the position of the movable object can then fiction according to continuously, on request or in a given time distances the polarization direction of the electromagnetic table field can be determined, whereby to determine the Alignment of the movable object in the movement space the win deviation of a given known direction axis of the Object can be determined from the direction of polarization and / or to determine the current direction of movement of the moving object in the movement space the angular deviation of the known motion in relation to a direction axis of the object direction can be determined from the polarization direction can.
Da sich auch Polarisationsrichtungssensoren sehr preiswert realisieren lassen, ermöglicht die Erfindung die Feststellung der Ausrichtung bzw. der Bewegungsrichtung des bewegbaren Ob jekts mit geringem Aufwand.Because polarization direction sensors are also very inexpensive can be realized, the invention enables the determination the orientation or the direction of movement of the movable ob project with little effort.
Theoretisch kann die Polarisationsrichtung im Bewegungsraum oder in einem Teilraum ortsabhängig sein, jedoch müsste dann zunächst die Position des bewegbaren Objekts ermittelt wer den, um dann aus der in dieser Position vorliegenden (und be kannten) Polarisationsrichtung die Ausrichtung bzw. die Bewe gungsrichtung des bewegbaren Objekts zu ermitteln. In der Praxis wäre dies dadurch realisierbar, dass das bewegbare Ob jekt den Bewegungsraum in einer Lernphase selbsttätig oder manuell gesteuert abfährt und sämtliche erforderliche Daten aufnimmt. Mit anderen Worten, es wird in einer Lernphase eine Karte für den Bewegungsraum erstellt und vorzugsweise in der Auswerte- und Steuereinheit abgespeichert, welche alle erfor derlichen geometrischen Daten in Bezug auf den Bewegungsraum sowie in Bezug auf das dann ortsabhängig linear polarisierte Feld enthält.Theoretically, the direction of polarization in the movement space or be location-dependent in a subspace, but then it should first determine the position of the movable object the, in order then from the present in this position (and be known) direction of polarization, the orientation or the movement direction to determine the movable object. In the In practice, this would be possible if the movable ob jekt the movement space automatically in a learning phase or leaves manually controlled and all necessary data records. In other words, it becomes a learning phase Map created for the movement space and preferably in the Evaluation and control unit stored, which all needed geometric data related to the range of motion as well as in relation to the then linearly polarized depending on the location Contains field.
In der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver fahrens weist daher das linear polarisierte Feld in einer La geebene oder Bewegungsebene des bewegbaren Objekts im Bewe gungsraum Feldstärkevektoren auf, deren Projektionen in die Bewegungsebene zumindest in Teilbereichen der Bewegungsebene eine konstante Richtung besitzen. Mit anderen Worten, in der Lageebene oder Bewegungsebene "sieht" ein Polarisationsrich tungssensor (dessen Polarisationsfilter in der Lageebene bzw. Bewegungsebene liegt) zumindest in dem betreffenden Teilbe reich des Bewegungsraums immer dieselbe Polarisationsrich tung.In the preferred embodiment of the Ver driving therefore shows the linearly polarized field in a La plane or plane of movement of the moving object in motion field strength vectors whose projections into the Plane of movement at least in partial areas of the plane of movement have a constant direction. In other words, in the A polarization device "sees" the position plane or the movement plane tion sensor (its polarization filter in the Plane of movement) is at least in the relevant part range of motion always the same polarization direction tung.
Es ist also nicht zwingend erforderlich, ein elektromagneti sches Feld zu erzeugen, welches eine linear polarisierte ebe ne Welle darstellt, d. h. im betrachteten Teilraum eine kon stante Ausbreitungsrichtung und eine konstante Richtung des Feldstärkevektors aufweist. Durch übliche Leuchtkörper mit einem linear polarisierenden Filter lässt sich ein Feld er zeugen, bei dem zumindest die Feldkomponente senkrecht zur Ebene des Polarisationsfilters der Lichtquelle praktisch vollständig polarisiert ist (obwohl zur Durchführung des Ver fahrens nach der Erfindung auch ein in dieser Richtung un vollständig polarisiertes Feld ausreichen würde).So it is not mandatory to use an electromagnetic to produce a field which is a linearly polarized plane represents a wave, d. H. a con constant direction of propagation and a constant direction of Has field strength vector. By using normal filament A field can be created using a linearly polarizing filter testify in which at least the field component perpendicular to Practical level of the polarization filter of the light source is fully polarized (although to perform Ver driving according to the invention also in this direction un fully polarized field would suffice).
Ein derartiges elektromagnetisches Feld kann beispielsweise durch eine Deckenbeleuchtung in einem Bewegungsraum, der bei spielsweise eine Werkshalle sein kann, realisiert werden. Es können beispielsweise übliche Deckenleuchten verwendet wer den, deren Abdeckungen oder Streuscheiben zumindest zum Teil gleichzeitig als Polarisationsfilter wirken. Beispielsweise kann eine Abdeckung mit einer polarisierenden Beschichtung oder mit einer Polarisationsfolie versehen sein. Auf diese Weise wird ein elektromagnetisches Feld im sichtbaren oder unsichtbaren (IR oder UV) optischen Bereich erzeugt. Selbstverständlich kann das Verfahren jedoch auch mit elektromagne tischen Wellen im Funkbereich realisiert werden.Such an electromagnetic field can, for example by ceiling lighting in a movement room, which at for example, a workshop can be realized. It For example, common ceiling lights can be used the, their covers or lenses at least in part act as a polarization filter at the same time. For example can have a cover with a polarizing coating or be provided with a polarizing film. To this An electromagnetic field in the visible or invisible (IR or UV) optical area. Of course However, the method can also be used with electromagnetic table waves in the radio range.
Ist eine Bewegung des Objekts in mehreren (beispielsweise zwei) Ebenen oder Achsen erforderlich, so kann ein Feld er zeugt werden, welches in mehreren (beispielsweise zwei) sich schneidenden, vorzugsweise zueinander orthogonalen Bewegungs ebenen jeweils in die betreffende Bewegungsebene projezierte Feldstärkevektoren mit konstanter Richtung aufweist. In die sem Fall könnte beispielsweise ein Feld erzeugt werden, das eine vollständig oder unvollständig linear polarisierte Kom ponente aufweist, deren Ausbreitungsrichtung einen Winkel un gleich 90° mit den Normalenvektoren den mehreren Ebenen ein schließt. Mittels jeweils mindestens eines Polarisationsrich tungssensors in jeder Ebene könnte dann Abweichung von der vorbekannten Polarisationsrichtung in der Ebene erfasst wer den.Is a movement of the object in several (for example two) levels or axes are required, so a field can be created, which in several (e.g. two) intersecting, preferably orthogonal movement planes projected into the respective movement plane Has field strength vectors with a constant direction. In the In this case, for example, a field could be created that a completely or incompletely linearly polarized com has component whose direction of propagation an angle un equal 90 ° with the normal vectors to the several levels closes. Using at least one polarization direction tion sensor in each level could then deviate from the previously known direction of polarization in the plane the.
Das Feld könnte als optisches Feld beispielsweise durch eine Deckenbeleuchtung realisiert werden, die eine oder mehrere Leuchten umfasst, bei der bereits das von jeder Leuchte abge strahlte Feld in den mehreren Ebenen die gewünschten Feldkom ponenten erzeugt. Es können jedoch auch unterschiedliche Leuchten bzw. Gruppen von Leuchten verwendet werden, wobei jede Gruppe im Wesentlichen zur Erzeugung der betreffenden Feldkomponenten in einer der mehreren Lage- oder Bewegungs ebenen dient. Gegenüber der Felderzeugung durch eine einzige Leuchte oder eine einzige Gruppe von Leuchten kann hierdurch die Feldstärke der gewünschten Komponenten in der betreffen den Ebene im Vergleich zu nicht polarisierten Komponenten er höht werden. Es ergibt sich somit eine weniger aufwendige Signalauswertung.The field could be an optical field, for example, by a Ceiling lighting can be realized using one or more Luminaires includes, in which the distance from each luminaire beamed field in the several levels the desired field comm components. However, it can also be different Lights or groups of lights are used, where each group essentially to generate the relevant Field components in one of the several position or movement level serves. Compared to the field generation by one Luminaire or a single group of luminaires can do this the field strength of the desired components in the the plane compared to non-polarized components be raised. The result is a less complex Signal evaluation.
Die vorstehenden Erläuterungen in Verbindung mit optischen Felderzeugern gelten selbstverständlich in analoger Weise für elektromagnetische Sender in anderen Frequenzbereichen, bei spielsweise im Bereich der Funkwellen. The above explanations in connection with optical Of course, field producers apply in an analogous manner to electromagnetic transmitters in other frequency ranges, at for example in the field of radio waves.
An dieser Stelle sei bemerkt, dass es sich bei dem bewegbaren Objekt nicht nur um insgesamt bewegbare Einheiten handeln kann, wie beispielsweise Transportroboter, sondern auch um bewegbare Teile eines mechanischen Systems, beispielsweise um den Arm eines Montageroboters.At this point it should be noted that the movable Object is not just about moving units can, such as transport robots, but also around moving parts of a mechanical system, for example around the arm of an assembly robot.
Zur Verbesserung der Signalauswertung, insbesondere im Hin blick auf eine erhöhte Genauigkeit und eine größere Störsi cherheit, kann das elektromagnetische Feld mit einer vorgege benen Information moduliert sein. Beispielsweise kann das Feld gepulst sein, um mittels des Lock-in-Prinzips eine Fil terung des Signals, d. h. des polarisierten Feldes, aus ande ren Störfeldern zu ermöglichen.To improve the signal evaluation, especially in the Hin look for increased accuracy and a larger interference security, the electromagnetic field can be specified with a be modulated. For example, that Field pulsed to a Fil using the lock-in principle signal, d. H. of the polarized field, from others to enable interference fields.
Gleichzeitig kann durch eine Modulation des Feldes eine In formationsübertragung an das bewegbare Objekt oder eine orts feste Steuereinheit erfolgen.At the same time, an In Formation transfer to the movable object or a location fixed control unit.
Die Ermittlung der Ausrichtung oder der Bewegungsrichtung des bewegbaren Objekts kann dadurch erfolgen, dass ein oder meh rere Polarisationsrichtungssensoren vorgesehen sind, die die Polarisationsrichtung räumlich erfassen, und anschließend die Abweichung der Richtungsachse des bewegbaren Objekts von der rechnerisch ermittelten Projektion der Polarisationsrichtung in die Lage- oder Bewegungsebene ermittelt wird. Der einfa chere Weg besteht jedoch darin, direkt die Projektion der Po larisationsrichtung, d. h. des Feldstärkevektors des polari sierten Anteils des Feldes, in der Lage- oder Bewegungsebene zu erfassen. Dies kann beispielsweise durch das Vorsehen ei nes Polarisationsrichtungssensors mit einem in der Lage- oder Bewegungsebene drehbaren Polarisationsfilter erfolgen. Die Polarisationsrichtung bzw. die Komponenten in der betreffen den Ebene ergibt sich dann direkt als diejenige Stellung des Filters (dessen Polarisationsrichtung selbstverständlich be kannt ist), in der das transmittierte Signal das Maximum er reicht. Die Ausrichtung bzw. Bewegungsrichtung ergibt sich dann durch die Bestimmung der Winkelabweichung von der so er mittelten Polarisationsrichtung des Feldes.Determining the orientation or direction of movement of the movable object can be done in that one or more rere polarization direction sensors are provided which the Spatially detect polarization direction, and then the Deviation of the directional axis of the movable object from the mathematically determined projection of the polarization direction is determined in the position or movement level. The simple However, the safer way is to directly project the bottom direction of larization, d. H. of the field strength vector of the polari based portion of the field, in the position or movement level capture. This can be done, for example, by providing nes polarization direction sensor with a capable or Polarization filter rotatable in the plane of movement. The Direction of polarization or the components in the relate the level then results directly as that position of the Filters (the direction of polarization of course be is known) in which the transmitted signal is the maximum enough. The orientation or direction of movement results then by determining the angular deviation from that so he average direction of polarization of the field.
Anstelle eines drehbaren Filters kann auch eine Vorrichtung zur Drehung der Polarisationsrichtung der zu detektierenden Feldkomponenten eingesetzt werden. Hierbei kann es sich um eine Flüssigkristallzelle handeln, bei der eine Drehung der optischen Achse des einfallenden Lichts durch das Anlegen ei ner Spannung erreichbar ist. Die Spannung kann dann als Maß für den Drehwinkel dienen und damit als Größe zur Bestimmung der Polarisationsrichtung. Falls der erreichbare Drehwinkel einer Zelle nicht ausreicht, können mehrere in Reihe geschal tete Zellen verwendet werden.Instead of a rotatable filter, a device can also be used for rotating the direction of polarization of the detected Field components are used. This can be act a liquid crystal cell in which a rotation of the optical axis of the incident light by applying egg voltage is available. The tension can then be used as a measure serve for the angle of rotation and thus as a quantity for determination the direction of polarization. If the achievable angle of rotation one cell is not sufficient, several can be formed in series cells are used.
Die Mehrdeutigkeit des Ergebnisses - streng genommen wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nur die Achse der Ausrichtung bzw. Bewegung ermittelt, so dass die beiden einander entge gengesetzten Richtungen dieser Achse noch unterschieden wer den müssen, kann unter Verwendung weitergehender Informatio nen beseitigt werden. Hier bietet es sich insbesondere an, das erfindungsgemäße Verfahren mit anderen Verfahren zur Richtungs- oder Positionsbestimmung, beispielsweise einem einfachen, relativ ungenauen Verfahren, wie das Integrieren des Signals eines Winkelsensors an der Lenkung eines Fahr zeugs oder an einem Gelenk eines Gelenkarms, zu kombinieren.The ambiguity of the result - strictly speaking, is included the method according to the invention only the axis of alignment or movement determined so that the two opposed each other opposite directions of this axis still distinguished who that can be done using further information be eliminated. Here it is particularly useful the inventive method with other methods for Direction or position determination, for example one simple, relatively inaccurate procedures, such as integrating the signal of an angle sensor on the steering of a driver stuff or on a joint of an articulated arm.
Anstelle eines einzigen Sensors mit drehbarem Polarisations filter (selbstverständlich kann auch der gesamte Sensor dreh bar ausgebildet sein) können auch mehrere Sensoren verwendet werden, die jeweils ein in der betreffenden Lage- oder Bewe gungsebene liegendes Polarisationsfilter aufweisen, wobei die Polarisationsrichtungen der Filter jeweils unterschiedlich sind und zumindest einen Bereich größer oder gleich 90° abde cken (es muss nur ein Maximum oder Minimum bestimmt werden, das zweite Maximum liegt um 180° hierzu versetzt. Da Polari sationsrichtungssensoren sehr preiswert erhältlich sind, bie tet sich diese Möglichkeit an, da auf eine Mechanik zur Rotation eines Filters oder die Ansteuerung von Zellen zur Dre hung der Polarisationsachse verzichtet werden kann.Instead of a single sensor with rotatable polarization filter (of course, the entire sensor can also rotate bar) several sensors can also be used be, each one in the relevant situation or movement have plane polarization filter, the The polarization directions of the filters are different are and at least an area greater than or equal to 90 ° (only a maximum or minimum has to be determined, the second maximum is offset by 180 °. Because Polari sation direction sensors are available very cheap, bie This option turns out to be based on a mechanism for rotation a filter or the control of cells for Dre hung of the polarization axis can be dispensed with.
Die Ermittlung der Maxima bzw. Minima über den Winkelbereich bei Verwendung mehrerer Sensoren kann durch Interpolations verfahren oder die Korrelation der Werte der Sensorsignale mit einem vorgegebenen Musterverlauf oder Musterwerten (über einen entsprechenden Winkelbereich) geschehen.The determination of the maxima or minima over the angular range when using multiple sensors can by interpolation procedure or the correlation of the values of the sensor signals with a given pattern course or pattern values (above a corresponding angular range) happen.
In der ortsfesten oder mit dem bewegbaren Objekt bewegbaren Auswerte- und Steuereinheit können Informationen über die Po larisationsrichtung des elektromagnetischen Feldes im gesam ten Bewegungsraum, zumindest in einer oder mehreren Bewe gungsebenen, und/oder Informationen über die Gestaltung des Bewegungsraums und/oder Informationen über zulässige Bewe gungspfade abgelegt oder bedarfsweise an diese übermittelbar sein.In the stationary or movable with the movable object Evaluation and control unit can provide information about the Po Direction of polarization of the electromagnetic field as a whole th movement space, at least in one or more movements levels, and / or information about the design of the Movement space and / or information about admissible movement storage paths or, if necessary, can be transmitted to them his.
Des weiteren kann der Auswerte- und Steuereinheit das Signal wenigstens eines Orts- oder Bewegungssensors zugeführt sein, so dass die Auswerte- und Steuereinheit die absolute Position des bewegbaren Objekts im Bewegungsraum feststellen und die Ausrichtung oder die Bewegungsrichtung des bewegbaren Objekts an der ermittelten absoluten Position aus der Polarisations richtung des elektromagnetischen Feldes ermitteln kann.Furthermore, the evaluation and control unit can use the signal be fed to at least one position or motion sensor, so that the evaluation and control unit the absolute position of the movable object in the movement space and determine the Alignment or the direction of movement of the movable object at the determined absolute position from the polarization can determine the direction of the electromagnetic field.
Aus den ermittelten Informationen über die ermittelte momen tane Lage und/oder Richtung des bewegbaren Objekts kann die Auswerte- und Steuereinheit dann ggf. unter zusätzlicher Ver wendung der absoluten Position des bewegbaren Objekts Ansteu ersignale für einen oder mehrere Antriebe des bewegbaren Ob jekts erzeugen.From the determined information about the determined momen tane position and / or direction of the movable object can Evaluation and control unit then possibly under additional Ver control of the absolute position of the movable object signals for one or more drives of the movable Ob create object.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further embodiments of the invention result from the Dependent claims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher er läutert, wobei die Figuren der Zeichnung nur Ausführungsbei spiele der Erfindung zeigen, ohne dass darin eine Beschrän kung der allgemeinen technischen Lehre der Erfindung zu sehen wäre. Insbesondere sind die vorstehend und in der nachfolgen den Figurenbeschreibung erläuterten Merkmale der Erfindung auch in anderen Kombinationen einsetzbar.The invention is based on the drawing he he clarifies, the figures of the drawing only execution games of the invention show, without any limitation kung to see the general technical teaching of the invention would. In particular, the above and in the follow the description of the features of the invention can also be used in other combinations.
In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Bewegungsraums mit einem darin bewegbaren, als Fahrzeug ausgebil deten Objekt mit einer Vorrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung und/oder der Bewegungsrichtung des Objekts; Figure 1 is a schematic representation of a movement space with a movable therein, trained as a vehicle object with a device for determining the orientation and / or the direction of movement of the object.
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Leuchteinrich tung in Fig. 1 zur Erzeugung eines linear polari sierten elektromagnetischen Feldes in der Bewe gungsebene des bewegbaren Objekts; Fig. 2 is a schematic representation of a light device in Figure 1 for generating a linear polarized electromagnetic field in the movement plane of the movable object.
Fig. 3 eine schematische Darstellung des bewegbaren Ob jekts und einer Leuchteinrichtung nach Fig. 2 (in einer Ebene senkrecht zur Leuchteinrichtung) zur Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung; Fig. 3 is a schematic representation of the movable object and a lighting device according to Figure 2 (in a plane perpendicular to the lighting device) to explain the method according to the invention.
Fig. 4a eine schematische Darstellung der wesentlichen Kom ponenten einer Vorrichtung zur Bestimmung der Aus richtung und/oder der Bewegungsrichtung des Ob jekts; FIG. 4a is a schematic representation of the essential com ponents of a device for determining from the direction and / or the direction of movement of the Ob jekts;
Fig. 4b ein Diagramm des Verlaufs der winkelabhängigen In tensität des auf den Polarisationsrichtungssensor nach dem Polarisationsfilter des Sensors und Fig. 4b is a diagram of the course of the angle-dependent intensity of the polarization direction sensor after the polarization filter of the sensor and
Fig. 5 ein Diagram zur Erläuterung der Funktion eines Po larisationsrichtungssensors, der einen polarisierenden und einen nicht polarisierenden Felddetektor umfasst. Fig. 5 is a diagram for explaining the function of a polarization direction sensor, which comprises a polarizing and a non-polarizing field detector.
Fig. 1 zeigt einen Bewegungsraum 1, der beispielsweise eine Werkshalle sein kann, in welchem sich ein bewegbares Objekt 3 innerhalb zulässiger Begrenzungen eines Pfades 7 bewegen kann. Die Bewegungsfreiheit des bewegbaren Objekts 3 kann zu dem durch ein oder mehrere Hindernisse 9 beschränkt sein. Fig. 1 shows a movement space 1, which may be a factory hall, for example, in which a movable object can move 3 within permissible boundaries of a path 7.. The freedom of movement of the movable object 3 can also be limited by one or more obstacles 9 .
Das bewegbare Objekt weist eine Steuervorrichtung 11 auf, de ren wesentliche Komponenten in Fig. 4a dargestellt sind. Die geometrischen Daten des Pfades 7 und der darin befindlichen Hindernisse 9 sind der Steuervorrichtung bekannt. Die Daten können in der Steuervorrichtung als "Landkarte" gespeichert sein oder dieser laufend übermittelt werden. Zur exakten Steuerung des bewegbaren Objekts ist es auch erforderlich, die Ausrichtung des bewegbaren Objekts und/oder dessen Bewe gungsrichtung zu kennen bzw. zu bestimmen. Selbstverständlich muss üblicherweise auch die absolute Position des Objekts im Bewegungsraum bekannt sein. Diese lässt sich entweder mit ei nem separaten Positionssensor erfassen oder, ausgehend von einer Referenzposition, durch Integration der Bewegungsge schwindigkeit unter Berücksichtigung der Bewegungsrichtung. Die Erfassung der Ausrichtung des Objekts bzw. der Bewegungs richtung ist jedoch in jedem Fall erforderlich, um das Objekt mit korrekter Ausrichtung zu positionieren oder eine Bewe gungsrichtung einzuhalten.The movable object has a control device 11 , the essential components of which are shown in FIG. 4a. The geometric data of the path 7 and the obstacles 9 located therein are known to the control device. The data can be stored in the control device as a "map" or can be transmitted continuously. For exact control of the movable object, it is also necessary to know or determine the orientation of the movable object and / or its direction of movement. Of course, the absolute position of the object in the movement space must usually also be known. This can either be detected with a separate position sensor or, based on a reference position, by integrating the speed of movement, taking into account the direction of movement. However, the detection of the orientation of the object or the direction of movement is required in any case in order to position the object with the correct orientation or to maintain a direction of movement.
Hierzu wird im Bewegungsraum 1 mittels elektromagnetischer Felderzeugungseinrichtungen 13 ein linear polarisiertes e lektromagnetisches Feld erzeugt. Die Steuervorrichtung 11 des bewegbaren Objekts 3 umfasst einen Polarisationsrichtungssen sor, der dazu dient, die Winkelabweichung einer (in Bezug auf die Geometriedaten des bewegbaren Objekts) vorgegebenen Rich tungsachse A, im vorliegenden Fall die Längsachse des Fahr zeugs, von der der Steuervorrichtung 11 (in Bezug auf den Be wegungsraum 1) bekannten Polarisationsrichtung des elektromagnetischen Feldes in einer Lageebene oder Bewegungsebene L (Fig. 3) des bewegbaren Objekts 3 zu ermitteln. Damit ist die Lage der Richtungsachse A des Objekts 3 in Bezug auf den Be wegungsraum 1 bestimmbar.For this purpose, a linearly polarized e-electromagnetic field is generated in the movement space 1 by means of electromagnetic field generating devices 13 . The control device 11 of the movable object 3 comprises a polarization direction sensor, which is used to determine the angular deviation of a direction axis A (in relation to the geometric data of the movable object), in the present case the longitudinal axis of the vehicle, from that of the control device 11 (in With reference to the movement space 1 ) known polarization direction of the electromagnetic field in a position plane or movement plane L ( FIG. 3) of the movable object 3 to be determined. The position of the directional axis A of the object 3 in relation to the movement space 1 can thus be determined.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Felderzeugungs einrichtungen 13 als optische Felderzeugungseinrichtungen ausgebildet. Beispielsweise kann es sich hierbei um Decken leuchten der den Bewegungsraum 1 darstellenden Werkshalle handeln. Es dürfte genügen, nur einen Teil des abgestrahlten Lichts mittels eines Polarisationsfilters 15 zu filtern. Da durch kann die Lichtausbeute der Leuchten 13 weitestgehend aufrechterhalten werden.In the illustrated embodiment, the field generating devices 13 are designed as optical field generating devices. For example, these can be ceilings of the factory hall that represents the movement space 1 . It should be sufficient to filter only a part of the emitted light by means of a polarization filter 15 . Since the luminous efficacy of the lights 13 can be largely maintained.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Leuchten 13, wie in Fig. 2 dargestellt, teilweise mit einem Polarisations filter 15 versehen. Das Polarisationsfilter ist mit seiner Polarisationsachse so ausgerichtet, dass diese in Umfangs richtung der im Querschnitt rund ausgebildeten Leuchten - es kann sich hier z. B. um übliche Leuchtstoffröhren handeln - verläuft. Es wird somit ein zumindest teilweise linear pola risiertes Feld erzeugt, dessen Bestandteile, die durch das Polarisationsfilter 15 hindurchgetreten sind und eine Aus breitungsrichtung senkrecht zur Längsachse B der Leuchten aufweisen, in Ebenen senkrecht zur Längsachse B im Wesentli chen vollständig linear polarisiert sind. Denn eine vollstän dige Polarisation wird mit üblichen optischen Polarisations filtern nur erreicht, wenn das zu filternde Licht senkrecht auf das Filter auftrifft. In dem in Fig. 2 dargestellten Bei spiel wird daher ein linear polarisiertes Feld erzeugt, wel ches in Ebenen II, die senkrecht auf der Fläche des Polarisa tionsfilters 15 stehen, eine Polarisationsrichtung aufweist, die in den Ebenen II liegt und jeweils senkrecht auf der Aus breitungsrichtung steht.In the illustrated embodiment, the lights 13 , as shown in Fig. 2, are partially provided with a polarization filter 15 . The polarization filter is aligned with its polarization axis so that it is in the circumferential direction of the lights which are round in cross section. B. act as usual fluorescent tubes - runs. An at least partially linearly polarized field is thus generated, the components of which which have passed through the polarization filter 15 and have a direction of propagation perpendicular to the longitudinal axis B of the lights are essentially completely linearly polarized in planes perpendicular to the longitudinal axis B. Complete polarization is only achieved with conventional optical polarization filters if the light to be filtered hits the filter perpendicularly. In the example shown in FIG. 2, therefore, a linearly polarized field is generated which weles in planes II, which are perpendicular to the surface of the polarization filter 15 , has a polarization direction which is in planes II and in each case perpendicular to the off direction of spread.
In den in Fig. 2 dargestellten Ebenen I, III, die sich in ei ner gemeinsamen Umfangslinie des Polarisationsfilters 15 mit der Ebene II schneiden, gilt das Gleiche: auch hier liegen die Polarisationsrichtungen in der jeweiligen Ebene und ste hen senkrecht auf der Ausbreitungsrichtung, jedoch sind diese Bestandteile des Feldes üblicherweise nur unvollständig pola risiert, da die in der Leuchte 13 erzeugten Komponenten schräg durch das Filter 13 hindurchtreten.In the planes I, III shown in FIG. 2, which intersect in a common circumferential line of the polarization filter 15 with the plane II, the same applies: here too the polarization directions lie in the respective plane and are perpendicular to the direction of propagation, however these components are of the field is usually only incompletely ized pola because the components generated in the light 13 diagonally pass through the filter. 13
Die Polarisationsrichtungen in den Ebenen I, II, III sind in Fig. 2 durch die doppelseitigen Pfeile angedeutet.The polarization directions in planes I, II, III are indicated in FIG. 2 by the double-sided arrows.
Insgesamt wird somit ein Feld erzeugt, welches keine Kompo nenten mit einer Richtung des elektrischen Feldstärkevektors E (diese wird üblicherweise als Polarisationsrichtung be zeichnet) parallel zur Längsachse B der Leuchte aufweist. In Ebenen parallel zur Längsachse B erhält man somit ein Feld, bei dem die der Projektion des elektrischen Feldstärkevektors E in die jeweilige Ebene entsprechende Vektor EL eine kon stante Richtung besitzt.Overall, a field is thus generated which has no components with a direction of the electric field strength vector E (this is usually referred to as the polarization direction) parallel to the longitudinal axis B of the lamp. In planes parallel to the longitudinal axis B, a field is thus obtained in which the vector E L corresponding to the projection of the electric field strength vector E into the respective plane has a constant direction.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird man als Lageebene bzw. als Bewegungsebene eine Ebene wählen, die parallel zum (im Wesentlichen ebenen) Boden der Halle verläuft. Beispiels weise eine Ebene die durch die Längsachse des bewegbaren Ob jekts bzw. Fahrzeugs 13 verläuft.In the exemplary embodiment shown, a level that runs parallel to the (essentially flat) floor of the hall will be selected as the position level or as the movement level. For example, a plane that runs through the longitudinal axis of the movable object or vehicle 13 .
Durch die in dieser Ebene konstanten und in Bezug auf den Be wegungsraum 1bekannten Polarisationsrichtungen des linear po larisierten Feldes kann unabhängig von der Position des be wegbaren Objekts 3 die Winkelabweichung der Längsachse A des bewegbaren Objekts von der Polarisationsrichtung und damit die Ausrichtung des Objekts im Raum bestimmt werden.Due to the constant in this plane and with respect to the Be movement space 1 known polarization directions of the linear po larized field can be independent of the position of the movable object 3, the angular deviation of the longitudinal axis A of the movable object from the polarization direction and thus the orientation of the object in space be determined.
Selbstverständlich kann auch die Bewegungsrichtung ermittelt werden, da die Steuervorrichtung 11, beispielsweise abhängig von einem ihr bekannten Lenkwinkel einer lenkbaren Achse die Bewegungsrichtung des Objekts in Bezug auf eine Referenzachse des Objekts, beispielsweise die Längsachse A, ermitteln kann. The direction of movement can of course also be determined, since the control device 11 can determine the direction of movement of the object with respect to a reference axis of the object, for example the longitudinal axis A, for example depending on a steering angle of a steerable axis known to it.
Bevorzugt wird man die Referenzachse so wählen, dass diese immer mit der momentanen Bewegungsrichtung übereinstimmt. Da bei kann die Referenzachse so gewählt sein, dass diese mit der momentanen Bewegungsrichtung übereinstimmt.It is preferred to choose the reference axis so that it always corresponds to the current direction of movement. There at the reference axis can be selected so that corresponds to the current direction of movement.
Die Bestimmung der Winkelabweichung von der gewählten Rich tungsachse wird nachfolgend anhand der Fig. 4a und 4b er läutert:The determination of the angular deviation from the selected direction axis is explained below with reference to FIGS . 4a and 4b:
Das im Bewegungsraum erzeugte linear polarisierte elektromag netische Feld E ist so gewählt, dass in der Bewegungsebene L (Fig. 3) die Feldstärkevektoren EL jeweils eine konstante Richtung besitzen.The linearly polarized electromagnetic field E generated in the movement space is selected such that the field strength vectors E L each have a constant direction in the movement plane L ( FIG. 3).
Die Steuervorrichtung 1 umfasst einen Polarisationsrichtungs sensor zur Ermittlung der Polarisationsrichtung, d. h. der Richtung der Feldstärkevektoren EL. Im dargestellten Fall ei nes elektromagnetischen Feldes im optischen Frequenzbereich kann der Polarisationsrichtungssensor aus einem Fototransis tor bzw. einer Fotodiode mit entsprechender -Ansteuerschal tung in Verbindung mit einem Polarisationsfilter bestehen. Die Ausrichtung des Polarisationsfilters ist in Fig. 4a mit dem beidseitigen Pfeil im Polarisationsrichtungssensor 17 dargestellt. Der Polarisationsrichtungssensor erzeugt bei ei ner Drehung des Polarisationsfilters um 360° das in Fig. 4b dargestellte Signal in Abhängigkeit von der Winkelabweichung α der Polarisationsrichtung des Polarisationsfilters des Po larisationsrichtungssensors von der Polarisationsrichtung der erzeugten Feldes E in der Lage- oder Bewegungsebene.The control device 1 comprises a polarization direction sensor for determining the polarization direction, ie the direction of the field strength vectors E L. In the illustrated case of an electromagnetic field in the optical frequency range, the polarization direction sensor can consist of a phototransis tor or a photodiode with a corresponding control circuit in conjunction with a polarization filter. The orientation of the polarization filter is shown in FIG. 4a with the arrow on both sides in the polarization direction sensor 17 . The polarization direction sensor generates upon rotation of the polarization filter by 360 ° the signal shown in Fig. 4b depending on the angular deviation α of the polarization direction of the polarization filter of the polarization direction sensor from the polarization direction of the generated field E in the position or movement plane.
Werden die beiden Polarisationsrichtungen zur Deckung ge bracht, so ergibt wird von der Fotodiode bzw. dem Fototran sistor die maximale Intensität |EL|max detektiert. Stehen die Polarisationsrichtungen senkrecht aufeinander, so wird das Minimum der Intensität |EL|min detektiert. Da normalerweise die Feldstärke EL in der Lage- bzw. Bewegungsebene nicht kon stant sein wird, muss zur Ermittlung der Winkelabweichung die Maxima des in Fig. 4b dargestellten Verlaufs bestimmt werden. Dies kann dadurch erfolgen, dass der Polarisationsfilter selbst gedreht wird oder die Polarisationsrichtung des auf das (dann drehfeste) Polarisationsfilter einfallenden Feldes E (bzw. EL). Letzteres kann beispielsweise durch die Verwen dung von Flüssigkristallzellen erfolgen, bei denen bei Anle gen einer bestimmten Spannung die Flüssigkristalle um einen vorbestimmten Winkel aus ihrer Ruhelage gedreht werden und auf diese Weise ein Drehen der Polarisationsrichtung des auf das Polarisationsfilter auftreffenden Feldes erreicht wird.If the two polarization directions are matched, the maximum intensity | E L | is obtained from the photodiode or the phototran sistor max detected. If the polarization directions are perpendicular to each other, the minimum of the intensity | E L | min detected. Since the field strength E L in the position or movement plane will normally not be constant, the maxima of the curve shown in FIG. 4b must be determined in order to determine the angular deviation. This can be done by rotating the polarization filter itself or the direction of polarization of the field E (or E L ) incident on the (then non-rotatable) polarization filter. The latter can be done, for example, by the use of liquid crystal cells, in which, when applying a certain voltage, the liquid crystals are rotated from their rest position by a predetermined angle and in this way a rotation of the polarization direction of the field impinging on the polarization filter is achieved.
Das drehbare Polarisationsfilter wird dabei in Bezug auf eine Referenzposition, beispielsweise die Winkelstellung, in der die Polarisationsrichtung des Filters mit der Längsachse A des bewegbaren Objekts fluchtet, gedreht. Damit ist nach dem Bestimmen der Maxima bzw. der Minima die Ausrichtung des Ob jekts in Bezug auf die bekannte Polarisationsrichtung in der Lage- oder Referenzebene L bestimmbar.The rotatable polarization filter is in relation to a Reference position, for example the angular position in the the direction of polarization of the filter with the longitudinal axis A of the movable object is aligned, rotated. This is after Determine the maxima or the minima of the alignment of the ob project with respect to the known direction of polarization in the Position or reference plane L can be determined.
Das Polarisationsfilter des Polarisationsrichtungssensors 17 oder die Einrichtung zur Drehung der Polarisationsrichtung des einfallenden Feldes wird dabei von einer Auswerte- und Steuereinheit 19 der Steuervorrichtung 11 so angesteuert (hinsichtlich der Beeinflussung der Polarisationsrichtung bzw. des Drehwinkels des einfallenden Feldes), dass mehrere Punkte der in Fig. 4b dargestellten Kurve gemessen und ein Maximum oder Minimum aus den ermittelten Punkte errechnet wird. Beispielsweise kann die Kurve zumindest im Bereich ei nes Maximum oder eines Minimum durch eine analytische Funkti on angenähert und aus der analytischen Funktion die Lage des Extremwerts berechnet werden. Es ist jedoch auch möglich, im Wesentlichen den gesamten Verlauf der Kurve im Bereich eines Extremwerts messtechnisch zu erfassen und den maximalen bzw. minimalen Messwert als Extremum zu ermitteln. Die zugehörige Winkelabweichung, die ggf. ebenfalls durch ein rechnerisches Verfahren exakt ermittelt werden muss, ist dann ein Maß für die Ausrichtung des bewegbaren Objekts. The polarization filter of the polarization direction sensor 17 or the means for rotating the direction of polarization of the incident field is in this case 11 driven by an evaluation and control unit 19 of the control device so (in terms of influencing the polarization direction or rotation angle of the incident field), that several points in Fig curve shown. 4b measured and a maximum or minimum is calculated from the determined points. For example, the curve can be approximated at least in the range of a maximum or a minimum by an analytical function and the position of the extreme value can be calculated from the analytical function. However, it is also possible to record essentially the entire course of the curve in the area of an extreme value and to determine the maximum or minimum measured value as the extreme. The associated angular deviation, which may also have to be determined exactly by a computational method, is then a measure of the orientation of the movable object.
Die Bewegungsrichtung in Bezug auf den Bewegungsraum 1 kann die Auswerte- und Steuereinheit dann aus der ihr in Bezug auf das bewegbare Objekt bekannten Bewegungsrichtung ermitteln.The evaluation and control unit can then determine the direction of movement in relation to the movement space 1 from the direction of movement known to it in relation to the movable object.
Abhängig von der so ermittelten Ausrichtung oder Bewegungs richtung kann die Auswerte- und Steuereinheit einen Antrieb 21 für die Bewegung des Objekts 3 und/oder einen (nicht dar gestellten) Antrieb für eine Lenkachse des Objekts in der ge wünschten Weise ansteuern.Depending on the orientation or direction of movement determined in this way, the evaluation and control unit can control a drive 21 for the movement of the object 3 and / or a drive (not shown) for a steering axis of the object in the desired manner.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm mit zwei winkelabhängigen Verläufen zweier Felddetektoren, von denen der eine polarisierende Ei genschaften (Verlauf P) aufweist und der andere nicht (Ver lauf U), die zusammen mit der in Fig. 5 nicht dargestellten Auswerte- und Steuereinheit einen speziellen Polarisations richtungssensor bildenden. Fig. 5 shows a diagram with two angle-dependent gradients of two field detectors, one of which has a polarizing egg characteristics (curve P) and the other not (Ver running U) having a together with the in Fig. 5 evaluation, not shown, and control unit special polarization directional sensor.
Ein derartiger Polarisationsrichtungssensor arbeitet wie folgt: zunächst wird an der Position des bewegbaren Objekts mit beiden Sensoren das elektromagnetische Feld erfasst. Die selbe Empfindlichkeit der beiden Sensoren (die z. B. den Be trag der Feldstärke oder die Intensität erfassen) vorausge setzt, würden die beiden Detektoren Signale liefern, die sich nur um die bekannte Filterdurchgangsdämpfung unterscheiden (Winkel α0 und α180), wenn die Polarisationsrichtung des pola risierenden Detektors mit der Polarisationsrichtung des Fel des zusammenfällt.Such a polarization direction sensor works as follows: first, the electromagnetic field is detected at the position of the movable object with both sensors. The same sensitivity of the two sensors (e.g., the amount of the field strength or the intensity) presupposes, the two detectors would deliver signals that differ only by the known filter loss (angle α 0 and α 180 ), if the polarization direction of the polarizing detector coincides with the polarization direction of the field.
Aus den erfassten Werten kann die Auswerte- und Steuereinheit unter Verwendung des ihr bekannten normierten Verlaufs der Kurve P für den polarisierenden Detektor und der Filterdämp fung zwei bzw. vier mögliche Winkel α1 bis α4 für die Winkel abweichung der Richtungsachse von der Polarisationsrichtung des Feldes durch folgendes Verfahren ermitteln: Zunächst wird der bekannte normierte Verlauf der Kurve P mit dem Wert des Signals des unpolarisierenden Detektors multipliziert und der Wert des Signals des polarisierenden Detektors ermittelt, den dieser ohne die Dämpfung des Polarisationsfilters geliefert hätte. Mit letzterem Wert kann die Auswerte- und Steuerein heit dann in der in der vorstehenden Weise entnormierten Kur ve P "nachsehen" für welche Winkel die Kurve eben diesen Wert annimmt. Für die Fälle der parallelen und senkrechten Aus richtung der Polarisationsachse des polarisierenden Detektors zur Polarisationsrichtung des Feldes (bzw. deren Projektion in den Ebene des Polarisationsfilters) werden nur die Lösun gen α0 = α360 und α180 bzw. α90 und α279 gefunden. In allen an deren Fällen ermittelt die Auswerte- und Steuereinheit vier Lösungen α0 bist α4.From the detected values, the evaluation and control unit can use the known normalized curve P curve for the polarizing detector and the filter damping to test two or four possible angles α 1 to α 4 for the angle deviation of the direction axis from the polarization direction of the field Determine by the following method: First, the known normalized curve P is multiplied by the value of the signal of the non-polarizing detector and the value of the signal of the polarizing detector, which would have been delivered without the attenuation of the polarization filter. With the latter value, the evaluation and control unit can then "check" for the angle for which the curve assumes this value in the curve ve P which has been de-standardized in the above manner. For the cases of parallel and vertical direction of the polarization axis of the polarizing detector to the polarization direction of the field (or its projection in the plane of the polarization filter), only the solutions α 0 = α 360 and α 180 or α 90 and α 279 are found . In all other cases, the evaluation and control unit determines four solutions α 0 to α 4 .
Zur Behebung der Mehrdeutigkeit dieser Lösungen kann ein wei teres Verfahren herangezogen werden, das beispielsweise nur eine sehr ungenaue Bestimmung der Ausrichtung bzw. Bewegungs richtung des bewegbaren Objekts ermöglicht.To resolve the ambiguity of these solutions, a white teres method are used, for example, only a very imprecise determination of the orientation or movement direction of the movable object.
Selbstverständlich ist es ebenfalls möglich, dass die Auswer te- und Steuervorrichtung unterschiedliche Empfindlichkeiten der Detektoren bei der vorstehend erläuterten Auswertung be rücksichtigt.Of course, it is also possible that the Auswer te and control device different sensitivities of the detectors in the evaluation explained above considered.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei der vorstehenden Erläute rung bisher stillschweigend von der vollständigen Polarisati on des Feldes ausgegangen wurde. Eine unvollständige Polari sation ließe sich nur dann berücksichtigen, wenn der Auswer te- und Steuereinheit (ggf. ortsabhängige) Informationen betreffend die Polarisation des Feldes zur Verfügung stünden. Dies wird jedoch zumindest im optischen Bereich mit einem er heblichen Aufwand verbunden sein. Im Bereich der Funkfrequen zen ist die vollständige Polarisation dagegen einfacher rea lisierbar.It should be noted that in the foregoing so far tacitly from the complete polarization on the field. An incomplete polar sation could only be taken into account if the evaluator te- and control unit (possibly location-dependent) information regarding the polarization of the field would be available. However, this is at least in the optical range with a he considerable effort. In the area of radio frequencies zen, on the other hand, the complete polarization is easier to react lisable.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch zur Ergänzung anderer Verfahren zur Steuerung bzw. Navigation von bewegba ren Objekten und umgekehrt. Beispielsweise kann das vorliegende Verfahren nur in schwer navigierbaren Bereichen, z. B. runden Hallen oder Bereichen, verwendet werden. Umgekehrt können andere Verfahren herangezogen werden, um die Mehrdeu tigkeit des vorliegenden Verfahrens (es werden immer zumin dest zwei um 180° zueinander versetzte Ergebnisse für die Ausrichtung bzw. Bewegungsrichtung produziert) zu beseitigen.The method according to the invention is also suitable for supplementation other methods for controlling or navigating moveable objects and vice versa. For example, the present Procedure only in areas that are difficult to navigate, e.g. B. round halls or areas. Vice versa other methods can be used to increase the activity of the present procedure (there are always at least least two results for the Alignment or direction of movement produced).
In einer weiteren, nicht näher dargestellten Ausführungsform kann eine Positionsbestimmung des bewegbaren Objekts durch die Auswertung der Amplitude des Sensorsignals, ggf. unter Berücksichtigung der Winkelabweichung der Polarisationsachse eines polarisierenden Felddetektors und der hierdurch verur sachten Dämpfung des Signals, erfolgen, d. h. aus der Amplitu de wird die Entfernung zum Sender des elektromagnetischen Feldes bestimmt.In a further embodiment, not shown in detail can determine the position of the movable object the evaluation of the amplitude of the sensor signal, possibly under Taking into account the angular deviation of the polarization axis a polarizing field detector and the resultant gentle attenuation of the signal, d. H. from the amplitude de becomes the distance to the transmitter of the electromagnetic Field determined.
Zur Entfernungsmessung zum Sender kann auch eine Laufzeitmes sung des dann modulierten Sendersignals oder des am bewegba ren Objekt reflektierten Signals verwendet werden.A runtime measurement can also be used to measure the distance to the transmitter solution of the then modulated transmitter signal or on the moveable ren object reflected signal can be used.
Claims (13)
- a) bei dem im gesamten Bewegungsraum (1) des bewegbaren Objekts (3) oder in einem oder mehreren Teilräumen ein vollständig oder unvollständig polarisiertes e lektromagnetisches Feld mit einer in Bezug auf den Bewegungsraum (1) bekannten oder nachträglich fest stellbaren zeitlich konstanten Polarisationsrichtung erzeugt wird, und
- b) bei dem zur Bestimmung der Ausrichtung des bewegbaren Objekts (3) in zumindest einer Lageebene (L) oder Be wegungsebene des Bewegungsraums (1) an der Position des bewegbaren Objekts (3) fortlaufend, auf Anforde rung oder in vorgegebenen zeitlichen Abständen die Winkelabweichung (α) einer vorgegebenen Richtungsach se (A) des Objekts (3) von der an der jeweiligen Po sition bekannten Polarisationsrichtung oder von der an der jeweiligen Position bekannten Richtung der Projektion (EL) des Feldstärkevektors (E) in der La geebene (L) oder Bewegungsebene ermittelt wird und/oder
- c) bei dem zur Bestimmung der momentanen Bewegungsrich tung des bewegbaren Objekts (3) in zumindest einer Bewegungsebene des Bewegungsraums (1) an der Position des bewegbaren Objekts (3) fortlaufend, auf Anforde rung oder in vorgegebenen zeitlichen Abständen die Winkelabweichung (α) der in Bezug auf eine Richtungs achse (A) des Objekts (3) bekannten Bewegungsrichtung von der an der jeweiligen Position bekannten Polari sationsrichtung oder von der an der jeweiligen Posi tion bekannten Richtung der Projektion (EL) des Feldstärkevektors (E) in der Lageebene (L) oder Bewe gungsebene ermittelt wird.
- a) in which a completely or incompletely polarized electromagnetic field is generated in the entire movement space ( 1 ) of the movable object ( 3 ) or in one or more subspaces with a polarization direction that is known in time or can be determined subsequently with respect to the movement space ( 1 ) , and
- b) in order to determine the orientation of the movable object ( 3 ) in at least one position plane (L) or movement plane of the movement space ( 1 ) at the position of the movable object ( 3 ) continuously, on request or at predetermined time intervals, the angular deviation (α) a predetermined direction axis (A) of the object ( 3 ) from the polarization direction known at the respective position or from the direction of the projection (E L ) of the field strength vector (E) known at the respective position in the position plane (L ) or movement level is determined and / or
- c) in order to determine the current direction of movement of the movable object ( 3 ) in at least one plane of movement of the movement space ( 1 ) at the position of the movable object ( 3 ) continuously, on request or at predetermined time intervals, the angular deviation (α) of the with respect to a direction axis (A) of the object ( 3 ) known movement direction from the polarization direction known at the respective position or from the direction known at the respective position of the projection (E L ) of the field strength vector (E) in the position plane ( L) or movement level is determined.
- a) mit wenigstens einem am bewegbaren Objekt (3) vorge sehenen Polarisationsrichtungssensor (17) zur Erfas sung der Polarisationsrichtung des polarisierten e lektromagnetischen Feldes oder zur Erfassung der Richtung der Projektion (EL) des Feldstärkevektors (E) in einer Lageebene (A) oder Bewegungsebene des bewegbaren Objekts (3) und
- b) mit einer Auswerte- und Steuereinheit (19), welcher
das Signal des wenigstens einen Polarisationsrich
tungssensors (17) zugeführt ist,
- a) wobei die Auswerte- und Steuereinheit (19) zur Bestimmung der Ausrichtung des bewegbaren Objekts (3) in zumindest einer Lageebene (A) oder Bewe gungsebene des Bewegungsraums (1) an der Position des bewegbaren Objekts (3) fortlaufend, auf An forderung oder in vorgegebenen zeitlichen Abstän den die Winkelabweichung einer vorgegebenen Rich tungsachse (A) des Objekts (3) von der an der je weiligen Position bekannten Polarisationsrichtung oder von der an der jeweiligen Position bekannten Richtung der Projektion (EL) des Feldstärkevek tors (E) in der Lageebene (L) oder Bewegungsebene ermittelt und/oder
- b) wobei die Auswerte- und Steuereinheit (19) zur Bestimmung der momentanen Bewegungsrichtung des bewegbaren Objekts (3) in zumindest einer Bewe gungsebene des Bewegungsraums an der Position des bewegbaren Objekts (3) fortlaufend, auf Anforde rung oder in vorgegebenen zeitlichen Abständen die Winkelabweichung (α) der in Bezug auf eine Richtungsachse (A) des Objekts (3) bekannten Be wegungsrichtung von der an der jeweiligen Positi on bekannten Polarisationsrichtung oder von der an der jeweiligen Position bekannten Richtung der Projektion (EL) des Feldstärkevektors (E) in der Lageebene (L) oder Bewegungsebene ermittelt.
- a) with at least one on the movable object ( 3 ) provided polarization direction sensor ( 17 ) for detecting the direction of polarization of the polarized electromagnetic field or for detecting the direction of the projection (E L ) of the field strength vector (E) in a position plane (A) or Plane of movement of the movable object ( 3 ) and
- b) with an evaluation and control unit ( 19 ), to which the signal of the at least one polarization direction sensor ( 17 ) is fed,
- a) wherein the evaluation and control unit ( 19 ) for determining the orientation of the movable object ( 3 ) in at least one position plane (A) or movement plane of the movement space ( 1 ) at the position of the movable object ( 3 ) continuously, on request or at predetermined time intervals the angular deviation of a given direction axis (A) of the object ( 3 ) from the polarization direction known at the respective position or from the direction of the projection (E L ) of the field strength detector (E) known at the respective position. determined in the position plane (L) or movement plane and / or
- b) wherein the evaluation and control unit ( 19 ) for determining the current direction of movement of the movable object ( 3 ) in at least one movement plane of the movement space at the position of the movable object ( 3 ) continuously, on request or at predetermined time intervals, the angular deviation (α) the movement direction known with respect to a direction axis (A) of the object ( 3 ) from the polarization direction known at the respective position or from the direction of the projection (E L ) of the field strength vector (E) known at the respective position in the position level (L) or movement level.
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