DE102016208155A1

DE102016208155A1 - Positionsbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung einer Position und/oder Orientierung eines von einem Stator zu befördernden Transportkörpers relativ zu dem Stator

Info

Publication number: DE102016208155A1
Application number: DE102016208155.1A
Authority: DE
Inventors: Heike Raatz; Anton Paweletz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-05-12
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2017-11-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Positionsbestimmungsvorrichtung (200) zur Bestimmung einer Position und/oder Orientierung eines von einem Stator zu befördernden Transportkörpers (12) relativ zu dem Stator (14), umfassend eine Transceivereinheit (16), welche dazu eingerichtet ist, in und/oder an dem Stator (14) angeordnet zu werden und welche an einer Mehrzahl von zweidimensional angeordneten Transceiverpositionen (16a) jeweils zumindest einen optischen Transceiver (16b) aufweist, der dazu eingerichtet ist, ein optisches Signal (32) zu emittieren und ein reflektiertes Signal zu detektieren; eine Reflektoreinheit (18), welche dazu eingerichtet ist, in und/oder an dem Transportkörper (12) derart angeordnet zu werden, dass die Reflektoreinheit (18) während der Beförderung des Transportkörpers (12) durch den Stator (14) jederzeit zumindest eine Transceiverposition (16a) der Mehrzahl von Transceiverpositionen (16a) überdeckt und ein von dem Transceiver (16b) an der zumindest einen überdeckten Transceiverposition (16a) emittiertes optisches Signal (32) zumindest teilweise als reflektiertes Signal zu der überdeckten Transceiverposition (16a) zurücksendet, eine Auswerteeinheit (52), welche dazu eingerichtet ist, auf Basis einer Lichtintensität (40) des zumindest einen von der Transceivereinheit (16) detektierten, reflektierten Signals zumindest teilweise die Position und/oder Orientierung des Transportkörpers (12) relativ zum Stator (14) zu ermitteln.

Description

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Produktionssteuerung, insbesondere dem flexiblen Transport und der Positionierung von Produktionsgegenständen. Die Erfindung betrifft dabei eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Position und/oder Orientierung wenigstens eines Transportkörpers relativ zum Stator.
Stand der Technik
Die Weiterentwicklung und Verbesserung von Produktionssteuerungen und die Produktionsoptimierung kann oftmals in der Industrie von großer technischer und wirtschaftlicher Bedeutung sein. Dabei ist der Begriff "Industrie 4.0" ein Oberbegriff, welcher mit Fortschritten auf diesen Gebieten assoziiert wird. Ein Trend in diesem technologischen Umfeld kann dabei die Flexibilisierung der Fertigungslinien sein, bis hin zu Linien, die einzeln individualisierte Produkte herstellen können.
Von besonderem Interesse können dabei Systeme sein, welche für das zu transportierende Gut möglichst viele Bewegungsfreiheitsgrade bieten, wie etwa bis zu drei translatorische und drei rotatorische Freiheitsgrade. Dabei kann beispielsweise eine Levitationsbeförderungseinheit verwendet werden, mit welcher einer oder mehrere Transportkörper levitiert, d.h. berührungslos angehoben bzw. zum Schweben gebracht, und in eine Beförderungsrichtung befördert werden können. Eine Levitationsbeförderungseinheit kann dabei ein Stator-Kachelsystem aufweisen, bei welchem Magnetspulen derart angeordnet sind, dass ein entsprechender Transportkörper, welcher auch als „Mover“ bezeichnet werden kann, nach einem Prinzip der magnetischen Levitation frei schwebend über den Kacheln der Levitationsbeförderungseinheit bewegt und befördert werden kann und auf diese Weise unterschiedliche Positionen anfahren kann. Dabei kommt beispielsweise ein Planarantrieb zum Einsatz.
Oftmals sind die Transportkörper mit Permanentmagneten ausgestattet, um das Levitieren durch die Levitationsbeförderungseinheit zu ermöglichen. Alternativ oder zusätzlich können jedoch in dem Transportkörper auch durch Elektromagneten erzeugte Magnetfelder verwendet werden. Oftmals kann eine Levitationsbeförderungseinheit Induktionsspulen aufweisen, welche dazu eingerichtet sind, von einem Strom durchflossen zu werden, um einen magnetischen, insbesondere permanenterregten, Transportkörper berührungslos zu levitieren und zu befördern.
Eine beispielhafte Levitationsbeförderungseinheit ist in der WO 2013/059934 A1 beschrieben. Des Weiteren ist aus der US 5 925 956 A ein Linearmotor mit aktivem Stator und passivem Mover bekannt, wobei die x-/y-Position des Motors mit mehreren Laser-Interferometern bestimmt wird. Die US 9 202 719 B2 offenbart ferner einen Planarlinearmotor mit aktivem Stator und passivem Mover, wobei der Stator aus mehreren Stator-Platten zusammengesetzt ist. Die EP 1 015 851 B2 offenbart einen Linearmotor, welcher mit einer linearen, optischen Maßverkörperung versehen ist, wobei entlang des Stators mehrere optische Positionssensoren derart angeordnet sind, dass die Maßverkörperung zumindest im Erfassungsbereich eines Positionssensors liegt.
Die Kenntnis der genauen Position bzw. Orientierung der Transportkörper relativ zur Levitationsbeförderungseinheit kann dabei von großer Wichtigkeit sein, um eine genaue Positionierung der Transportkörper und eine sichere Beförderung zu ermöglichen. Insbesondere kann die Kenntnis der Position mit einer sub-Millimeter-Genauigkeit für manche Zwecke erforderlich sein.
Oftmals kommt dabei eine Positionsbestimmungsvorrichtung mit einer großen Anzahl von Hall-Sensoren zum Einsatz, welche typischerweise auf der Oberseite der Levitationsbeförderungseinheit, über welcher eine oder mehrere Transportkörper levitiert und befördert werden sollen, angeordnet sind. Die Hall-Sensoren können dabei in geeigneter Weise eingerichtet sein, um ortsaufgelöst das durch einen levitierten Transportkörper verursachte Magnetfeld zu detektieren und somit anhand der Position der Hall-Sensoren, welche ein entsprechendes Signal detektieren, die Position des Transportkörpers zu ermitteln. Um die Position der levitierten Transportkörper mit hoher Genauigkeit bestimmen zu können, kann dabei eine sehr hohe Dichte von Hall-Sensoren bzw. ein sehr geringer Abstand zwischen benachbarten Hall-Sensoren auf der Levitationsbeförderungseinheit erforderlich sein. Prinzipiell gilt dabei, dass je geringer der Abstand der benachbarten Hall-Sensoren ist, desto höher ist auch die erreichbare Genauigkeit der Positionsbestimmung.
Aufgrund der oftmals großen Anzahl an benötigten Hall-Sensoren kann somit eine Levitationsbeförderungseinheit, welche eine Bestimmung der Position der Transportkörper mit hoher Genauigkeit erlaubt, einen großen Fertigungsaufwand und/oder hohe Anschaffungs- und Wartungskosten erfordern.
In der EP 2 203 784 B1 wird eine Verschiebevorrichtung mit optischer Auswertung offenbart, die auf Brechung basiert. Auf der Unterseite des Movers ist ein 2D-Gitter angeordnet, welches von wenigstens zwei Lichtstrahlen bestrahlt wird. Eine Bewegung des Movers kann durch Auswertung der Phasen des gebrochenen Lichts erfasst werden. Diese Art der Auswertung ist relativ aufwändig.
Es ist wünschenswert, eine Möglichkeit zur Bestimmung einer Position und/oder Orientierung eines levitierten Transportkörpers relativ zu einer Levitationsbeförderungseinheit bereitzustellen, welche einen geringen Kostenaufwand erfordert und dennoch eine Positionsbestimmung mit hoher Genauigkeit erlaubt.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden eine Positionsbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung einer Position und/oder Orientierung eines von einem Stator zu befördernden Transportkörpers relativ zu dem Stator und eine Beförderungsvorrichtung mit einer solchen Positionsbestimmungsvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
In einem Aspekt betrifft die Erfindung eine Positionsbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung einer Position und/oder Orientierung eines von einem Stator zu befördernden Transportkörpers relativ zu dem Stator. Die Positionsbestimmungsvorrichtung umfasst dabei eine Transceivereinheit, welche dazu eingerichtet ist, in und/oder an dem Stator angeordnet zu werden und welche an einer Mehrzahl von zweidimensional angeordneten Transceiverpositionen jeweils zumindest einen optischen Transceiver aufweist, wobei die Transceiver jeweils dazu eingerichtet sind, ein optisches Signal zu emittieren und ein reflektiertes Signal zu detektieren. Ferner umfasst die Positionsbestimmungsvorrichtung eine Reflektoreinheit, welche dazu eingerichtet ist, in und/oder an dem Transportkörper derart angeordnet zu werden, dass die Reflektoreinheit während der Beförderung des Transportkörpers durch den Stator jederzeit zumindest eine Transceiverposition der Mehrzahl von Transceiverpositionen überdeckt und ein von dem Transceiver an der zumindest einen überdeckten Transceiverposition emittiertes optisches Signal zumindest teilweise als reflektiertes Signal zu der überdeckten Transceiverposition zurücksendet. Darüber hinaus umfasst die Positionsbestimmungsvorrichtung eine Auswerteeinheit, welche dazu eingerichtet ist, auf Basis einer Lichtintensität des zumindest einen von der Transceivereinheit detektierten reflektierten Signals zumindest teilweise die Position und/oder Orientierung des Transportkörpers relativ zum Stator zu ermitteln.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Beförderungsvorrichtung zur kontrollierten Beförderung eines magnetfelderregten Transportkörpers, wobei die Beförderungsvorrichtung eine Levitationsbeförderungseinheit umfasst, welche dazu eingerichtet ist, zumindest einen magnetfelderregten Transportkörper berührungslos zu levitieren und in zumindest einer Beförderungsfläche entlang der Beförderungseinheit zu befördern; sowie eine erfindungsgemäße Positionsbestimmungsvorrichtung.
Die Erfindung hat dabei den Vorteil, dass die Position und/oder Orientierung des Transportkörpers relativ zum Stator auf besonders effiziente Weise ermittelt werden kann. Insbesondere ermöglicht die Erfindung, die Position und/oder Orientierung mit optischen Mitteln zu bestimmen, und dabei bevorzugt auf magnetsensitive Sensoren, wie etwa Hallsensoren, verzichten zu können. Dies bringt den Vorteil, dass eine negative Beeinflussung der Positionsbestimmung bzw. Orientierungsbestimmung aufgrund von räumlich und/oder zeitlich stark variierenden Magnetfeldern im Vergleich zur Positionsbestimmung mittels Hallsensoren reduziert wird.
Die herkömmlicherweise ausschließlich für die Positionsbestimmung verwendeten elektrischen und/oder magnetischen Sensoren werden meist im Arbeitsluftspalt, d.h. zwischen dem Stator und der Transporteinheit, und/oder innerhalb des Wicklungssystems des Arbeitsmotors des Stators angeordnet. Daher ist herkömmlicherweise eine große Levitationshöhe erforderlich. Ferner sind die herkömmlichen elektrischen und/oder magnetischen Sensoren, wie etwa Hallsensoren, aufgrund ihrer typischen Anordnung in besonders großem Maße den Magnetfeldern des Planarmotors ausgesetzt. Ebenso die Schaltvorgänge, der für den Antrieb verwendeten Frequenzumrichter bzw. Regler, können dabei die Messung durch die Sensoren und somit auch die Positionsbestimmung beeinflussen. Im Gegensatz dazu bietet die Erfindung den Vorteil, dass die Transceivereinheit nicht notwendigerweise im Arbeitsluftspalt angeordnet werden muss, sondern beispielsweise auch in die Wicklungen des Status integriert sein kann, wodurch die Levitationshöhe reduziert werden kann. Ferner bietet die Erfindung den Vorteil, dass auch eine störende Beeinflussung der Messungen durch die optischen Transceiver durch die vom Stator und oder Transportkörper verursachten Magnetfelder nicht stattfindet, da das optische Signal nicht durch die durch die Levitation auftretenden Magnetfelder in störender Weise beeinflusst wird.
Darüber hinaus bietet die Erfindung den Vorteil, dass die Position des Transportkörpers direkt durch die Transceiver gemessen wird, im Gegensatz zu den herkömmlichen magnetischen Sensoren, wie z.B. Hallsensoren, welche lediglich das resultierende Magnetfeld bestehend aus dem Feld der Permanentmagnete und dem Reaktionsfeld (lastabhängiges Feld des Stator) messen, nicht jedoch direkt die Lage des Movers erkennen können. Im Gegensatz zu herkömmlichen Positionsbestimmungsvorrichtungen erfordert gemäß der vorliegenden Erfindung die Positionsbestimmung insbesondere keine Verwendung von Korrekturalgorithmen, bei denen gegebenenfalls fehlerbehaftete Annahmen zur Positionsbestimmung getroffen werden müssen.
Die durch die im Stator oder Transportkörper ausgebildeten Permanent- und/oder Elektromagnete sowie durch die Leistungselektrik hervorgerufenen Magnetfelder, welche oftmals einen Einfluss auf die von Hallsensoren gemessenen Signale haben und somit zu Messfehlern führen können, haben keinen störenden Einfluss auf das optische Signal, welches erfindungsgemäß zur Positionsbestimmung verwendet wird. Auf diese Weise kann der den herkömmlichen Positionsbestimmungsvorrichtungen anhaftende Nachteil, der sich daraus ergibt, dass Magnetfelder sowohl zum Levitieren und Befördern des Transportkörpers als auch zu dessen Positionsbestimmung verwendet werden, auf effiziente Weise umgangen werden. Die Erfindung ermöglicht somit auch eine Optimierung bei der Anbringung und Ausgestaltung von Magnetelementen im Stator und oder im Transportkörper, ohne dabei den Einfluss deren Magnetfelder auf die Positionsbestimmung berücksichtigen zu müssen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Transceivereinheit der erfindungsgemäßen Positionsbestimmungsvorrichtung als eine eigene Schicht bereitgestellt werden kann oder eine solche aufweisen kann, welche beispielsweise an einer herkömmlichen Levitationsbeförderungseinheit angebracht werden kann. Dies erlaubt beispielsweise, eine bestehende Levitationsbeförderungseinheit mit einer erfindungsgemäßen Positionsbestimmungsvorrichtung nachzurüsten, ohne dass dabei bei der Optimierung der Positionsbestimmungsvorrichtung die von der Levitationsbeförderungseinheit und/oder von Transportkörpern verursachten Magnetfelder berücksichtigt werden müssen. Generell ist die erfindungsgemäße Positionsbestimmungsvorrichtung vorzugsweise derart eingerichtet, dass die Positionsbestimmung unabhängig von auftretenden Magnetfeldern erfolgen kann und die Magnetfelder vorzugsweise keinen wesentlichen Einfluss auf den Betrieb der Positionsbestimmungsvorrichtung haben. Zudem erlaubt dies, die Positionsbestimmungsvorrichtung unabhängig von der Levitationsbeförderungseinheit, insbesondere unabhängig von der Anordnung und Ausgestaltung der Magnete der Levitationsbeförderungseinheit, zu optimieren und für die gewünschte Messgenauigkeit einzurichten.
Dadurch, dass die Transceivereinheit nicht zwingend auf der Levitationsseite der Levitationsbeförderungseinheit angeordnet sein muss, sondern auch an anderer Stelle angeordnet werden kann, wird die nachträgliche Anbringung bei bestehenden Systemen erleichtert und kann beispielsweise bei gleichbleibender Flughöhe eines levitierten Transportkörpers die Levitationshöhe, bzw. die Höhe, auf welcher ein Transportkörper während des Levitierens durch die Levitationsbeförderungseinheit gehalten werden muss, reduziert werden. Dies hat den Vorteil, dass ein geringerer Aufwand zum Heben und Halten der Transportkörper auf der vorgesehenen Flughöhe für die Beförderung erforderlich ist und somit ein geringerer Energieverbrauch erforderlich ist, als bei höheren Levitationshöhen. Darüber hinaus kann eine geringere Levitationshöhe auch eine Verbesserung der Stabilität des Transportkörpers während des Levitierens und/oder während des Transports zur Folge haben.
Die Auswerteeinheit kann beispielsweise eine Recheneinheit, wie etwa eine CPU oder einen Computer, aufweisen und kann mit der Transceivereinheit und, falls vorhanden, mit weiteren Messeinheiten verbunden sein. Darüber hinaus kann die Auswerteeinheit auch andere Aufgaben wahrnehmen, wie etwa die Steuerung einer Beförderungseinheit bzw. Levitationsbeförderungseinheit, an welcher die Positionsbestimmungsvorrichtung angebracht ist. Die Transceivereinheit und/oder die Auswerteeinheit und/oder die Positionsbestimmungsvorrichtung können beispielsweise auch ganz oder teilweise in eine Beförderungsvorrichtung integriert sein. Die Auswerteeinheit kann dabei beispielsweise in ein Kontrollelement der Beförderungsvorrichtung integriert sein.
Bevorzugt ist in einer erfindungsgemäßen Positionsbestimmungsvorrichtung die Transceivereinheit dazu eingerichtet, an einer Seite des Stators angebracht zu werden, welche während der Beförderung dem Transportkörper zumindest teilweise zugewandt ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Reflektoreinheit dazu eingerichtet sein, an einer Seite des zu befördernden Transportkörpers angebracht zu werden, welche während der Beförderung dem Stator zumindest teilweise zugewandt ist. Insbesondere sind die Transceivereinheit und die Reflektoreinheit an einer Beförderungsvorrichtung derart angebracht, dass diese einander zugewandt sind, wenn der Transportkörper von dem Stator bewegt wird. Auf diese Weise kann das von der Transceivereinheit imitierte optische Signal auf effiziente Weise und/oder auf direktem Wege die Reflektorschicht erreichen und von dieser zur Transceiverschicht zurück reflektiert werden.
Vorzugsweise sind die Transceiverpositionen im Wesentlichen zweidimensional in einer Fläche angeordnet sind, welche zumindest teilweise parallel zu einer Beförderungsrichtung des Transportkörpers während der Beförderung durch den Stator ist. Im Wesentlichen zweidimensional in einer Fläche bedeutet dabei, dass diese nicht entlang einer eindimensionalen Linie angeordnet sind, sondern flächig verteilt sind. Die Fläche kann dabei eine Ebene sein, ist jedoch nicht auf diesen Fall beschränkt. Besonders bevorzugt handelt es sich dabei um die Beförderungsfläche, über welche der Transportkörper von dem Stator bewegt werden soll.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Teil der optischen Transceiver dazu ausgelegt, das optische Signal jeweils mittels eines Laserstrahls zu emittieren. Beispielsweise kann jeder der Transceiver eine Lichtquelle, wie etwa eine Leuchtdiode und/oder eine Laserlichtquelle umfassen, wie etwa eine Laserdiode und/oder einen Halbleiterlaser und/oder einen Faserlaser. Alternativ oder zusätzlich kann eine Lichtquelle dazu eingerichtet sein, mehrere Transceiver mit Licht zu versorgen, beispielsweise über Lichtleiter, wie zum Beispiel optische Fasern. Die Lichtquelle kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, Licht im infraroten und/oder sichtbaren und/oder ultravioletten Wellenlängenbereich mit einem schmal- oder breitbandigen Spektrum bereitzustellen.
Ferner kann zumindest der Teil der Transceiver jeweils zumindest ein optisches Element umfassen, um das optische Signal bzw. den Laserstrahl auf die die Reflektoreinheit zu fokussieren. Dies kann dazu dienen, um das optische Signal in Form eines besonders kleinen Lichtpunktes auf der Reflektoreinheit bereitzustellen, um beispielsweise eine besonders gute örtliche Auflösung zu erzielen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Reflektoreinheit eine erste Reflexionsschicht und eine zweite Reflexionsschicht, wobei die zweite Reflexionsschicht auf der während der Beförderung des Transportkörpers dem Stator abgewandten Seite der ersten Reflexionsschicht angeordnet ist und die erste Reflexionsschicht die zweite Reflexionsschicht im Wesentlichen bedeckt. Mit anderen Worten können die erste und die zweite Reflexionsschicht übereinander liegend angeordnet sein (vom Wesen her wie bei sog. "double layer DVDs"). Beispielsweise kann es erforderlich sein, dass das optische Signal zunächst durch die erste Reflexionsschicht hindurchtritt, um die zweite Reflexionsschicht zu erreichen.
Besonders bevorzugt sind die erste Reflexionsschicht als eine teilreflektierende Schicht ausgebildet und/oder die zweite Reflexionsschicht als eine im Wesentlichen vollreflektierende Schicht ausgebildet. Beispielsweise kann die teilreflektierende Schicht dazu ausgebildet sein, um bei der optischen Wellenlänge des optischen Signals nicht mehr als 90%, bevorzugt nicht mehr als 75%, weiter bevorzugt nicht mehr als 50%, noch weiter bevorzugt nicht mehr als 25%, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 10% des einfallenden optischen Signals zu reflektieren.
Beispielsweise können die erste Reflexionsschicht und/oder die zweite Reflexionsschicht jeweils eine Metallschicht umfassen. Insbesondere kann die Dicke einer derartigen Metallschicht derart gewählt werden, dass die gewünschten Reflexionseigenschaften der jeweiligen Reflexionsschicht erzielt werden. Beispielsweise kann dazu eine teilreflektierende Schicht eine Metallschicht mit einer Dicke von nur wenigen Nanometern, insbesondere weniger als 50 nm, aufweisen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erste Reflexionsschicht mit einer Mehrzahl von ersten Längsrillen (vom Wesen her wie sog. "groove tracks" bei DVDs) strukturiert, welche im Wesentlichen parallel zueinander in eine erste Rillenrichtung verlaufen. Alternativ oder zusätzlich ist die zweite Reflexionsschicht mit einer Mehrzahl von zweiten Längsrillen strukturiert, welche im Wesentlichen parallel zueinander in eine zweite Rillenrichtung verlaufen. Dabei sind die erste Rillenrichtung und die zweite Rillenrichtung vorzugsweise senkrecht zueinander.
Die Längsrillen sind dabei vorzugsweise derart dimensioniert, dass sie breiter sind und weiter voneinander beabstandet sind (d.h. dass sowohl die Rillen als auch die Zwischenbereiche jeweils breiter sind) als ein Durchmesser des fokussierten optischen Signals, und vorzugsweise schmäler sind und weniger voneinander beabstandet sind (d.h. dass sowohl die Rillen als auch die Zwischenbereiche jeweils schmäler sind) als zwei Durchmesser des fokussierten optischen Signals. Dies hat den vorteilhaften Effekt, dass das optische Signal in seiner Gesamtheit in einer Vertiefung einer Längsrille und/oder in dem Zwischenbereich reflektiert werden kann. Vorzugsweise erfolgt die Reflexion, ohne dass dabei im Wesentlichen eine Beugung des optischen Signals an den Längsrillen erfolgt. Beispielsweise können die Längsrillen und/oder die Abstände zwischen den Längsrillen eine Breite zwischen 0,3 μm und 5 mm aufweisen. Bei Benutzung einer vergleichbaren Technologie, wie diese auch beim Lesen und/oder Beschreiben von DVDs verwendet wird, können die Längsrillen beispielsweise mit einer Längsrillenperiode von ca. 0,5 bis 1 μm, z.B. 0,74 μm ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die erste und/oder die zweite Reflexionsschicht derart eingerichtet ist, dass eine Reflexion des optischen Signals in einer Längsrille zu einem detektierten, reflektierten Signal mit einer anderen Signalstärke führt als eine Reflexion des optischen Signals an einem Zwischenbereich zwischen zwei benachbarten Rillen (vom Wesen her wie sog. "land tracks" bei DVDs). Alternativ oder zusätzlich kann auch lediglich ein Übergangsbereich an einem oder beiden seitlichen Rillenrändern bei der Reflexion des optischen Signal in dem Übergangsbereich zu einer Änderung der Signalstärke führen und eine Reflexion in einer Längsrille und in einem Zwischenbereich zwischen zwei benachbarten Längsrillen im Wesentlichen die Signalstärke des reflektierten Signals verursachen. Bei der Signalstärke ist dabei auf das in der Transceiverschicht anhand des an der Reflektoreinheit reflektierten Signals abzustellen. Somit kann eine Relativbewegung des Transportkörpers bzw. der Reflektoreinheit relativ zu dem Stator vorzugsweise zu einer Oszillation der Signalstärke des detektierten reflektierten Signals führen, wenn die Relativbewegung in eine Richtung erfolgt, welche zumindest teilweise senkrecht zur ersten Rillenrichtung und/oder zur zweiten Rillenrichtung ist. Mit anderen Worten kann anhand einer Detektion von auftretenden Änderungen der Signalstärke des reflektierten Signals in der Transceiverschicht bzw. an bestimmten Transceiverpositionen durch die dort befindlichen Transceiver eine Relativbewegung des Transportkörpers relativ zum Stator qualitativ und/oder quantitativ erkannt und ermittelt werden, indem beispielsweise die Signaländerungen und somit die „vorbeilaufenden“ Längsrillen automatisch gezählt werden. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform kann es erforderlich sein, dass die Reflektoreinheit starr mit dem Transportkörper verbunden ist, d.h. dass im Wesentlichen keine Relativbewegung der Reflektoreinheit relativ zum Transportkörper möglich ist.
Vorzugsweise ist es nicht erforderlich, die Signalstärke bzw. Lichtintensität des reflektierten Signals mit einer Signalstärke bzw. Lichtintensität des emittierten optischen Signals zu vergleichen, wenngleich möglich. Dabei ist es von besonderem Vorteil, ein optisches Signal mit zeitlich besonders konstanter Lichtintensität bereitzustellen, um Schwankungen und daraus resultierende Messfehler zu vermeiden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist zumindest ein Teil der optischen Transceiver jeweils ein adaptives optisches Element auf, wie etwa eine adaptive Linse. Das adaptive optische Element weist vorzugsweise eine einstellbare Brennweite auf. Das adaptive optische Element kann dazu dienen, das optische Signal auf die erste Reflexionsschicht oder die zweite Reflexionsschicht zu fokussieren. Insbesondere kann das adaptive optische Element dazu eingerichtet sein, den Fokus des optischen Signals, beispielsweise des Laserstrahls, auf die erste Reflexionsschicht und zu anderen Zeitpunkten auf die zweite Reflexionsschicht zu lenken. Beispielsweise kann auf diese Weise automatisch in periodischen Zeitabständen eine Relativbewegung der ersten Reflexionsschicht und der zweiten Reflexionsschicht relativ zur Transceivereinheit ermittelt werden, ohne dass für jede der beiden Reflexionsschichten ein eigener Transceiver erforderlich ist. Andererseits können dabei beispielsweise Änderungen des Abstands bzw. des Luftspalts ausgeglichen werden, welche von einer Relativbewegung oder Drehungen des Transportkörpers relativ zum Stators herrühren.
Darüber hinaus kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform die Transceivereinheit zusätzlich zumindest einen elektrischen und/oder magnetischen Sensor umfassen. Ein solcher elektrischer und/oder magnetischer Sensor kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, einen Abstand der Reflektoreinheit zur Transceivereinheit zu ermitteln. Beispielsweise kann ein derartiger elektrischer und/oder magnetischer Sensor als Wirbelstromsensor und/oder Hallsensor ausgebildet sein und/oder einen solchen umfassen. Bevorzugt ist der zumindest eine elektrische und/oder magnetische Sensor dazu ausgelegt, ein Signal bereitzustellen, welches vom Abstand des jeweiligen Sensors von der ersten und/oder der zweiten Reflexionsschicht abhängt. Beispielsweise können dazu kapazitive Effekte genutzt werden, welche im Falle von Metallschichten in den Reflexionsschichten besonders ausgeprägt sein können.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Figurenbeschreibung
1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Koordinatensystems zur Bezeichnung der verschiedenen Dimensionen;
2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beförderungsvorrichtung mit einem Stator und einer Transporteinheit in einer Querschnittansicht;
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Statorsegments gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in Draufsicht;
4 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Positionsbestimmungsvorrichtung in Draufsicht;
5 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Reflektoreinheit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
6 zeigt eine schematische Darstellung einer Reflexionsschicht gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in einer Querschnittansicht;
7 zeigt einen schematischen, beispielhaften Signalverlauf von Sensorsignalen zur Positionsbestimmung;
8 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Positionsbestimmungsvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in Querschnittansicht;
9 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Lichtleiters zur Bereitstellung eines optischen Signals;
10 zeigt eine schematische Darstellung eines vereinfachten Schemas zur Signalverarbeitung in einer erfindungsgemäßen Positionsbestimmungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
11 zeigt eine schematische Darstellung eines vereinfachten Schemas zur Datenverarbeitung in einer erfindungsgemäßen Positionsbestimmungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Koordinatensystems zur Bezeichnung der verschiedenen Dimensionen. Dabei sind eine Beförderungsvorrichtung 10 mit einer Transporteinheit 12 und einem Stator 14 schematisch dargestellt. Ferner zeigt 1 ein schematisches System 100 mit einem Koordinatensystem des Stators 14 und einem Koordinatensystem der Transporteinheit 12. Das Koordinatensystem des Stators 14 umfasst dabei eine x-Achse 102, eine y-Achse 104 und eine z-Achse 106. In entsprechender Weise umfasst das Koordinatensystem der Transporteinheit 12 eine x‘-Achse 102a, eine y‘-Achse 104a und eine z-Achse 106a, welche zu den entsprechenden Achsen des Koordinatensystems des Stators 14 um die Winkel Φ (108), Ψ (110) bzw. θ (112) verdreht bzw. verkippt sein können, sofern die Transporteinheit 12 eine Orientierung relativ zum Stator 14 aufweist, welche nicht parallel zur Orientierung des Stators 14 ist.
Das System 100 kann dabei dazu dienen, einen Zustand der Beförderungsvorrichtung 10 zu beschreiben, insbesondere die relative Lage der Transporteinheit 12 zum Stator 14 zu beschreiben. Dies kann vorteilhaft sein, um eine kontinuierliche, genaue Verfolgung der Kinematik der Transporteinheit 12 relativ zum Stator 14, beispielsweise bezüglich drei seiner geometrischen Freiheitsgrade, zu erkennen und zu verfolgen. Sofern es sich bei dem Stator 14 um eine Levitationsbeförderungseinheit handelt, kann das System 100 hilfreich sein, um eine im Magnetfeld der Levitationsbeförderungseinheit schwebende Transporteinheit 12 hinsichtlich ihrer Lage zu beschreiben.
Beispielsweise kann die Position und Orientierung (zusammen Pose) der Transporteinheit 12 relativ zum Stator 14 in einem lokalen Koordinatensystem des Stators 14 bzw. eines einzelnen Statorsegments 14 beschrieben werden, beispielsweise mittels des folgenden Posevektors: P = [x, y, z, Φ, θ, Ψ].
Sofern der Stator 14 mehr als ein Statorsegment 14a umfasst, kann es erforderlich sein, zunächst die Position bzw. Lage der Transporteinheit 12 bezüglich eines Statorsegments 14a bzw. eines Bezugsstatorsegments 14a zu ermitteln und sodann die Lage bzw. Position der Transporteinheit 12 ausgehend von dem Bezugsstatorsegments 14a relativ zu dem gesamten Stator 14 zu ermitteln.
Dabei ist es von Vorteil, wenn sich die Transporteinheit 12 lastunabhängig in einem möglichst gleich bleibenden Abstand in z-Richtung 106 zum Stator 14 bewegt, d.h. dass vorzugsweise der Luftspalt 120 zwischen der Transporteinheit 12 und dem Stator 14 bzw. die Levitationshöhe während der Beförderung der Transporteinheit 12 annähernd konstant bleibt. Besonders bevorzugt bewegt sich die Transporteinheit 12 auch dann in einem möglichst gleichbleibenden Abstand in z-Richtung 106 zum Stator 14, wenn sich eine auf der Transporteinheit 12 befindliche Last relativ zur Transporteinheit 12 bewegt und sich dabei beispielsweise die Lage des Schwerpunkts ändert oder diese abgehoben wird.
Jedoch sind im System 100 auch Beschreibungen möglich, bei welchen Abweichungen von der Parallelität der Koordinatensysteme der Transporteinheit 12 und des Stators 14 vorhanden sind. In diesem Fall würde der Posevektor beispielsweise die folgende Form annehmen: P = [x, y, z, ΔΦ, Δθ, ΔΨ] wobei die Abweichungen von der Parallelität hinsichtlich der einzelnen Winkel mit dem Symbol Δ kenntlich gemacht sind.
Das System 100 kann somit dazu dienen, eine Vielzahl von mechanischen Freiheitsgraden der Transporteinheit 12 relativ zum Stator 14, insbesondere die drei translatorischen Freiheitsgrade und die drei rotatorischen Freiheitsgrade zu beschreiben.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beförderungsvorrichtung 10 mit einer erfindungsgemäßen Positionsbestimmungsvorrichtung 200, einem Stator 14 und einer Transporteinheit 12 in einer Querschnittansicht. Der Stator 14 umfasst dabei eine zur Positionsbestimmungsvorrichtung 200 gehörige Transceivereinheit 16, welche an einer Vielzahl von Transceiverpositionen 16a jeweils zumindest einen Transceiver 16b aufweist. Dies können beispielsweise optische Transceiver 16b1 und/oder elektrische und/oder magnetische Sensoren 16b2 sein.
Gemäß der dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die Transceiver 16b derart am Stator 14 angeordnet, dass diese eine einfache und effiziente Positionsbestimmung der Transporteinheit 12 ermöglichen. Vorzugsweise sind die Transceiver 16b dazu an einer oberen Fläche des Stators 14 ausgebildet, und beispielsweise nur durch den Luftspalt 120 von der Transporteinheit 12 beabstandet. Dies ermöglicht zum Beispiel ein Aussenden eines optischen Signals durch einen optischen Transceiver 16b1 in die Richtung der Transporteinheit 12, ohne dass bauliche Hindernisse das optische Signal blockieren. Auch bei der Verwendung von elektrischen und/oder magnetischen Sensoren 16b2 ist eine Anordnung dieser Sensoren 16b2 möglichst nahe an der Transporteinheit von Vorteil, um eine möglichst große Signalstärke und möglichst geringe Störeinflüsse bewerkstelligen zu können.
Die Transporteinheit 12 weist dabei an ihrer Unterseite, d.h. an der Seite, welche dem Stator 14 zugewandt ist, eine zur Positionsbestimmungsvorrichtung 200 gehörige Reflektoreinheit 18 auf. Diese ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass sie ein von einem optischen Transceiver 16b1 emittiertes optisches Signal zu diesem zurück reflektiert. Ferner weist die gezeigte Transporteinheit 12 eine Metallschicht 20 auf, welche beispielsweise ein Signal in einem elektrischen und/oder magnetischen Sensor 16b2 im Stator verursacht, und auf diese Weise die Detektion der Position bzw. Lage bzw. Anwesenheit der Transporteinheit 12 ermöglicht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann beispielsweise die Metallschicht 20 in der Reflektoreinheit 18 integriert sein und sowohl dazu dienen, die gewünschten Reflexionseigenschaften der Reflektoreinheit 18 sowie die gewünschten elektrischen und/oder magnetischen Eigenschaften für die Detektion mittels eines elektrischen und/oder magnetischen Sensors 16b2 bereitzustellen.
Ferner sind in 2 Magnetspulen 22 bzw. Wicklungen in dem Stator 14 gezeigt, welche als stationäre mehrphasige Wicklungen ausgebildet sind und welche dazu dienen können, die Transporteinheit berührungslos zu levitieren und entlang einer Beförderungsrichtung 130 zu befördern. Die Beförderungsrichtung 130 ist dabei nicht auf eine eindimensionale Richtung beschränkt, sondern kann auch eine Beförderung über eine zweidimensionale Fläche, insbesondere parallel zur xy-Ebene bzw. der Oberfläche des Stators 14, bedeuten. Darüber hinaus zeigt 2 Steuerelemente 24, welche beispielsweise zur Spannungsversorgung der Magnetspulen 22 und/oder der Transceivereinheit 16 dienen können und/oder Elemente zur elektronischen Auswertung der Sensorsignale umfassen können.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Statorsegments 14a gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in Draufsicht. In Draufsicht bedeutet dabei, dass eine schematische zweidimensionale Projektion des Statorsegments 14a in der xy-Ebene betrachtet wird. Gemäß der gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist das Statorsegment 14a in vier Quadranten Q1, Q2, Q3 und Q4 unterteilt, wobei jeder der vier Quadranten jeweils vier Transceiverpositionen 16a aufweist. Das gezeigte Transceiversegment 14a weist insbesondere in jedem der vier Quadranten vier Transceiverpositionen 16a auf, welche jeweils mit einem Transceiver 16b bestückt sind. Insbesondere sind an jeweils zwei Transceiverpositionen 16a jeweils ein optischer Transceiver 16b1 ausgebildet und an den jeweils zwei verbleibenden Transceiverpositionen 16a in jedem Quadranten jeweils ein elektrischer/magnetischer Sensor 16b2, besondere ein Wirbelstromsensor, ausgebildet. Gemäß der gezeigten bevorzugten Ausführungsform umfasst somit ein Statorsegment insgesamt 16 Transceiverpositionen 16a, welche zweidimensional in der xy-Ebene angeordnet sind. Sowohl die Anzahl als auch die Anordnung der Transceiverpositionen 16a ist dabei lediglich beispielhaft und kann in anderen bevorzugten Ausführungsformen von der gezeigten Ausführungsform abweichen.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Positionsbestimmungsvorrichtung 200 bzw. Beförderungsvorrichtung 10 in Draufsicht. Dabei umfasst der Stator 14 vier Statorsegmente 14a, welche in der xy-Ebene aneinander angrenzend angeordnet sind, sodass die Transporteinheit 12 entlang der Beförderungsrichtung bzw. Beförderungsfläche 130 über die Statorsegmente 14a befördert werden kann und dabei ihre Position und gewünschtenfalls Orientierung bestimmt werden kann. Dabei ist insbesondere zu erkennen, dass die Transceiverpositionen 16a in der Transceivereinheit 16 bzw. auf dem Stator 14 derart angeordnet sind, dass während der Beförderung der Transporteinheit 12 die Transporteinheit 12 zu jedem Zeitpunkt mindestens eine der Transceiverpositionen 16a überdeckt. Mit anderen Worten ist der mittlere Abstand zwischen benachbarten Transceiverpositionen 16a kleiner als die entsprechende Ausdehnung der Transporteinheit 12 bzw. kleiner als die an der Unterseite der Transporteinheit 12 angebrachte Reflektoreinheit 18. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass sich die Transporteinheit 12 auf der Beförderungsfläche 130 auf dem Stator 14 an einer Position befindet, in der die Transporteinheit 12 nicht von der Transceivereinheit 16 detektiert werden kann.
Besonders bevorzugt sind die Transceiverpositionen 16a der Transceivereinheit 16 derart angeordnet, dass während des Transports der Transporteinheit 12 durch den Stator 14 die Reflektoreinheit 18 der Transporteinheit 12 zu jedem Zeitpunkt zumindest einen optischen Transceiver 16b1 an einer Transceiverposition 16a und zumindest einen elektrischen und/oder magnetischen Sensor 16b2 an einer weiteren Transceiverpositionen 16a überdeckt. Somit können zu jedem Zeitpunkt während des Transports der Transporteinheit 12 sowohl ein optisches bzw. reflektiertes Signal als auch ein elektrisches bzw. magnetisches Signal erfasst werden und zur Positionsbestimmung herangezogen werden.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Reflektoreinheit 18 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Die Reflektoreinheit 18 ist dabei an der Unterseite der Transporteinheit 12 angeordnet, d.h. an der dem Stator 14 zugewandten Seite der Transporteinheit 12. Gemäß der gezeigten Ausführungsform umfasst die Reflektoreinheit 18 eine erste Reflexionsschicht 28 und eine zweite Reflexionsschicht 30 (in Art einer sog. Double-Layer-DVD). Ferner weist die Transporteinheit 12 an ihrer Unterseite eine weitere Metallschicht 20 auf, welche zur Erzeugung eines elektrischen und/oder magnetischen Signals an entsprechenden elektrischen und/oder magnetischen Sensoren 16b2 in der Transceivereinheit 16 ausgelegt sein kann. Beispielsweise kann die Transporteinheit 12 zwischen den Reflexionsschichten 28 und 30 und der Metallschicht 20 eine Abstandsschicht 26 bzw. Schutzschicht aufweisen. Die Abstandsschicht 26 kann dabei elektrisch isolierend ausgebildet sein und beispielsweise aus Polykarbonat gefertigt sein.
Gemäß der gezeigten, bevorzugten Ausführungsform ist die erste Reflexionsschicht 28 als teilreflektierende Schicht ausgebildet und die zweite Reflexionsschicht 30 als im Wesentlichen vollständig reflektierende Schicht ausgebildet.
Darüber hinaus ist in 5 schematisch eine Transceivereinheit 16 des Stators 14 dargestellt, wobei die Transceivereinheit 16 mit zwei optischen Transceivern 16b1 dargestellt ist. Die optischen Transceiver 16b1 sind dabei derart eingerichtet, dass diese jeweils ein optisches Signal 32 in Richtung der Reflektoreinheit 18 der Transporteinheit 12 emittieren. Sofern das optische Signal 32 die Reflektoreinheit 18 erreicht, wird das optische Signal 32 zumindest teilweise an der ersten Reflexionsschicht 28 und zumindest teilweise an der zweiten Reflexionsschicht 30 reflektiert und als reflektiertes Signal zur Transceivereinheit 16, insbesondere zu den jeweiligen optischen Transceivern 16b1 und 16b2 zurückreflektiert.
Wie in 5 ferner gezeigt, weist die erste Reflexionsschicht 28 Längsrillen ("grooves") 34 auf, welche im Wesentlichen entlang der x-Richtung verlaufen, und weist die zweite Reflexionsschicht 30 Längsrillen 34 auf, welche im Wesentlichen in y-Richtung verlaufen. Darüber hinaus ist in 5 erkennbar, dass die Reflexion des optischen Signals 32 an der ersten Reflexionsschicht 28 und an der zweiten Reflexionsschicht 30 in unterschiedlichen Abständen zur Transceivereinheit 16 erfolgt.
Eine Transporteinheit 12 kann somit mehrere Bereiche umfassen. Ein erster Bereich kann beispielsweise eine elektromagnetisch aktive Antriebsschicht umfassen (nicht gezeigt), welche beispielsweise im Fall eines PM-Synchronmotors mehr polige Halbach-Magnete umfassen kann, welche beispielsweise entlang der x- und/oder y-Richtung der Transporteinheit 12 angeordnet sind. Zusätzlich kann demnach die Transporteinheit 12 eine elektromagnetisch passive Schicht, eine sogenannte optische Schicht, aufweisen welche die Reflektoreinheit 18, insbesondere die beiden Reflexionsschichten 28 und 30, umfasst und vorzugsweise derart ausgelegt ist, im Wesentlichen nicht magnetisch mit der aktiven Antriebsschicht zu interferieren. Die Struktur der Reflektoreinheit 18 kann dabei ähnlich der Struktur eines Double-Layer DVD-Datenträgers sein. So ist es beispielsweise vorteilhaft, die Reflektoreinheit 18 möglichst dünn auszugestalten, um den Luftspalt 120 bzw. die erforderliche Levitationshöhe möglichst gering zu halten und dadurch eine erfindungsgemäße Beförderungsvorrichtung möglichst platzsparend und kostengünstig bereitstellen zu können.
Bevorzugt sind die beiden Reflexionsschichten 28 und 30 derart angeordnet, dass deren jeweilige Längsrillen 34 senkrecht zu den Längsrillen der jeweils anderen Reflexionsschicht in der xy-Ebene verlaufen. Mittels dieser Technologie kann beispielsweise bei der Positionsbestimmung eine Auflösungsgenauigkeit von weniger als 1 μm erreicht werden. Eine besonders gute Auflösung kann dabei dann erreicht werden, wenn sich die Transporteinheit 12 bzw. die Reflektoreinheit 18 im Wesentlichen parallel zur Transceivereinheit 16 bzw. zum Stator 14 befindet und somit die Abweichungen der Winkel ΔΦ, ΔΨ und Δθ sowie der Luftspalt 120 möglichst klein sind.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die Längsrillen 34 in der ersten Reflexionsschicht 28 bzw. in der zweiten Reflexionsschicht 30 im Wesentlichen über die gesamte Fläche der Reflektoreinheit 18 und besonders vorzugsweise über die gesamte Unterseite der Transporteinheit 12.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer Reflexionsschicht gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in einer Querschnittansicht. Insbesondere wird in 6 die Wirkungsweise einer Reflexreflexionsschicht 28 bzw. 30 für die Positionsbestimmung verdeutlicht. Die gezeigte Querschnittsansicht entspricht dabei einem Querschnitt, welcher senkrecht zur Verlaufsrichtung der Längsrillen 34 erfolgt ist. Die Längsrillen sind dabei aneinander angrenzend mit einer Längsrillenperiode 34a ausgebildet. Die Reflexionsschicht 28 bzw. 30 verläuft somit entlang des Querschnitts in einer Vielzahl von Erhebungen (Land) 36 und Vertiefungen (Groove) 38. Die Reflexion eines eingestrahlten optischen Signals, welches beispielsweise als kollimierter und/oder fokussierter Laserstrahl eingestrahlt wird, erfolgt dabei an einer Vertiefung 38 auf andere Weise als an einer Erhebung 36. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Reflexion in einem Übergangsbereich zwischen einer Vertiefung 38 und einer angrenzenden Erhebung 36 zu einer Abweichung bei der Reflexion führen, sodass das reflektierte Signal eines eingestrahlten optischen Signals in Abhängigkeit davon veränderlich ist, in welchem Bereich der Reflexionsschicht, d.h. an einer Erhebung 36, an einer Vertiefung 38 oder an einem Übergangsbereich, das optische Signal reflektiert wurde.
Gemäß der gezeigten bevorzugten Ausführungsform wird ein Teil des eingestrahlten optischen Signals, welches an einer Vertiefung 38 reflektiert wird, in der Vertiefung 36 zumindest teilweise gestreut, sodass der Anteil des optischen Signals, welcher als reflektiertes Signal zur Transceivereinheit 16 zurück reflektiert wird (beispielhaft als elliptisches Signal mit kleinen Abmessungen dargestellt), kleiner ist, als ein entsprechendes reflektierte Signal, welches an einer Erhebung 36 reflektiert wird (beispielhaft als elliptisches Signal mit kleinen Abmessungen dargestellt). Somit erreichen reflektierte Signale mit unterschiedlicher Signalstärke die Transceivereinheit 16, in Abhängigkeit davon, ob das optische Signal an einer Erhebung 36 oder in einer Vertiefung 38, oder im Übergangsbereich zwischen reflektiert wurde.
Eine Relativbewegung der Reflektoreinheit 18 relativ zur Transceivereinheit 16, welche nicht vollständig parallel zur Verlaufsrichtung der Längsrillen 34 ist, verursacht daher bei gleichbleibender Relativgeschwindigkeit eine periodische Schwankung der Signalstärke des reflektierten Signals, aus welcher quantitativ und/oder qualitativ eine Positionsbestimmung und oder Geschwindigkeitsbestimmung der Reflektoreinheit 18 bzw. der Transporteinheit 12 relativ zum Stator 14 erfolgen kann. Dabei kann ferner eine Auswerteeinheit (nicht gezeigt) bereitgestellt werden, welche auf Basis der von der Transceivereinheit 16 bereitgestellten Messwerte die Position und gewünschtenfalls die Geschwindigkeit, Beschleunigung, Ruck usw. der Transporteinheit ermittelt.
7 zeigt einen schematischen, beispielhaften Signalverlauf von Sensorsignalen an einer Transceiverposition zur Positionsbestimmung. Im obersten der drei gezeigten Graphen ist ein beispielhafter, näherungsweise sinusförmiger Signalverlauf gezeigt, welcher durch den optischen Transceiver 16b1 an der Transceiverposition bei einer konstanten Relativbewegung der Transporteinheit 12 relativ zur Transceivereinheit 16 detektiert wird. Die Lichtintensität des reflektierten Signals 40 ist dabei bei den Maxima des Signalverlaufs am größten (entsprechend "Land") und bei den Minima des Signalverlaufs am kleinsten (entsprechend "Groove"). Zur Auswertung des Signals wird vorzugsweise ein Vergleich des Messsignals mit einem Schwellenwert 42 durchgeführt, welcher zu einem Rechtecksignal (Signal A) führt, und vorzugsweise ein weiterer Schwellwertvergleich des differenzierten Messsignals durchgeführt, welcher zu einem weiteren Rechtecksignal (Signal B) führt.
Das Signal B ergibt sich dabei aus der Ableitung der Lichtintensität des reflektierten Signals 40 nach Zeit. Mittels einer Auswertung der Reihenfolge beider Signale kann sodann die Bewegungsrichtung der Transporteinheit 12 relativ zum Stator 14 ermittelt werden. Auf diese Weise kann die Bewegungsrichtung selbst dann zuverlässig ermittelt werden, wenn die Transporteinheit beispielsweise nach einem Spannungsausfall wieder gestartet wird.
Bei einer Relativbewegung der Transporteinheit 12 relativ zum Stator, welche zumindest teilweise parallel zu den Längsrillen 34 der beobachteten Reflexionsschicht ist, erfolgt eine Modulation der Lichtintensität des reflektierten Signals 40 aufgrund des zeitlichen Stufenprofils der beobachteten Reflexionsschicht, aufgrund der vorüberziehenden Erhebungen 36 und Vertiefungen 38.
8 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Positionsbestimmungsvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in Querschnittansicht. Insbesondere sind dabei zwei optische Transceiver 16b1 dargestellt, wobei einer dieser optischen Transceiver 16b1 ein optisches Signal 32 derart aussendet, dass dieses auf die erste Reflexionsschicht 28 fokussiert ist, und der andere optische Transceiver 16b1 ein optisches Signal 32 derart aussendet, dass dieses auf die zweite Reflexionsschicht 30 fokussiert ist.
Ferner weist die Transporteinheit 12 eine Metallschicht 20 auf, um mittels in der Transceiverschicht 16 ausgebildeten elektrischen und/oder magnetischen Sensoren 16b1, wie etwa Wirbelstromsensoren, ein zur Positions- bzw. Lagebestimmung geeignetes Signal hervorzurufen.
Die optischen Transceiver 16b1 weisen dabei jeweils eine Kollimatoroptik 44 und eine adaptive Optik 46 auf, um den von einer Laserdiode 48 bereitgestellten Laserstrahl zu kollimieren und auf die gewünschte Reflexionsschicht 28 bzw. 30 als optisches Signal 32 zu fokussieren.
Ferner weisen die beiden optischen Transceiver 16b1 gemäß der gezeigten bevorzugten Ausführungsform jeweils eine Photodiode 50 zum Detektieren der Lichtintensität des reflektierten Signals 40 auf. Die Transceivereinheit weist darüber hinaus eine Auswerteeinheit 52 auf, mit welcher die durch die Fotodioden 50 detektierten reflektierten Signale automatisch ausgewertet werden können.
Der Laserstrahl bzw. das optische Signal 32, der an der zweiten Reflexionsschicht 30 reflektiert wird, durchquert somit zumindest teilweise die erste Reflexionsschicht 28. Daher ist es gemäß der gezeigten bevorzugten Ausführungsform erforderlich, dass die erste Reflexionsschicht das optische Signal 32 nicht vollständig reflektiert, sondern zumindest teilweise transmittiert, sodass noch genügend Lichtintensität des optischen Signals 32 die zweite Reflexionsschicht 30 erreicht, von dieser reflektiert werden kann und das reflektierte Signal erneut die erste Reflexionsschicht 28 passieren kann und von der entsprechenden Photodiode 50 detektiert werden kann.
Die Reflektoreinheit 18 kann gemäß der bevorzugten Ausführungsform besonders dünn ausgestaltet werden, z.B. mit einer Dicke weniger als 1 mm, da ohnehin der Körper der Transporteinheit 12 die an dessen Unterseite angebrachte Reflektoreinheit 18 stabilisieren kann. Auf diese Weise können der Luftspalt und/oder die Levitationshöhe besonders effizient reduziert werden.
Zudem weist die gezeigte Ausführungsform elektrische bzw. magnetische Sensoren 16b2 auf, welche als Wirbelstromsensoren ausgebildet sind und insbesondere für die Erfassung der z-Koordinate dienen. Das Signal der Wirbelstromsensoren hängt dabei von der Entfernung der Wirbelstromsensoren und der Metallschicht 20 ab.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Lichtleiters zur Bereitstellung eines optischen Signals. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Transceivereinheit 16 derart ausgestaltet sein, dass die optischen Transceiver 16b1 über einen Lichtleiter 54 mit Licht für das optische Signal 32 versorgt werden. Beispielsweise kann sich der Lichtleiter 54 zwischen der adaptiven Optik 46 und einer Transceiverplatine 56 erstrecken. Dabei kann beispielsweise durch die Transceiverplatine 56 das optische Signal in den Lichtleiter 54 eingekoppelt werden, welche sodann den Lichtleiter 54 durchläuft, und auf der Seite der adaptiven Optik 46 aus dem Lichtleiter 54 austritt und durch die adaptive Optik auf die gewünschte Reflexionsschicht 28 bzw. 30 fokussiert wird. In gleicher Weise kann das reflektierte Signal in der anderen Richtung die optischen Komponenten und insbesondere den Lichtleiter 54 durchlaufen und auf diese Weise auf der Transceiverplatine 56 detektiert werden. Diese Option ermöglicht eine große Flexibilität hinsichtlich verschiedener Ausführungsformen und Anordnungen, da sowohl die Entfernung der Transceiver als auch die Führung der Glasfaser an das Design des Stators 14 angepasst werden kann. Insbesondere kann die Tranceiverplatine 56 auch unterhalb des Stators, beispielsweise in einer Separaten Einheit ausgebildet werden.
Adaptive optische Elemente, wie etwa adaptive Linsen können dabei besonders vorteilhaft sein, da deren Anschaffungskosten aufgrund von wachsender Verbreitung, wie etwa in Mobiltelefonen, nach und nach geringer werden und sogar kostengünstiger als mechanische Linsen sind bzw. werden.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist es nicht zwingend erforderlich, dass jeder optische Transceiver 16b1 separat mit einer Photodiode 50 und/oder einer Laserdiode 48 versehen ist, sondern die Bereitstellung von Licht und die Detektion von reflektierten Signal kann für eine Mehrzahl von optischen Transceivern 16b1 zentralisiert auf der Transceiverplatine 56 erfolgen.
Mit Bezug auf die 10 und 11 wird im Folgenden ein beispielhafter Algorithmus zur Positionsbestimmung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Erfindung nicht auf den beispielhaft erläuterten Fall beschränkt ist, sondern dass dieser lediglich zum besseren Verständnis erläutert wird.
10 zeigt eine schematische Darstellung eines vereinfachten Schemas zur Signalverarbeitung in einer erfindungsgemäßen Positionsbestimmungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
Dabei erfolgen zunächst in einem ersten Zweig (für eine erste Koordinate, z.B. x) eine Korrektur 1002 des Fokus eines ersten adaptiven optischen Elements und sodann ein Ermitteln 1004 des Signals eines ersten optischen Sensors. Ferner wird die Lichtintensität am ersten optischen Sensor bestimmt (1006). Das Intensitätssignal kann sodann auch zur Geschwindigkeitserkennung 1008 abgezweigt werden. Zusammen mit der Information über die Zeit t werden Inkremente der Lichtintensität bestimmt (1010) und mittels eines Zählers 1014 ein Zählerstand und daraus die Positionskoordinate bei 1018 ermittelt.
Parallel dazu wird in einem zweiten Zweig (für eine zweite Koordinate, z.B. y) eine Korrektur 1020 des Fokus eines zweiten adaptiven optischen Elements und sodann ein Ermitteln 1022 des Signals eines zweiten optischen Sensors vorgenommen. Ferner wird die Lichtintensität am zweiten optischen Sensor bestimmt (1024). Das Intensitätssignal kann sodann auch zur Geschwindigkeitserkennung 1008 abgezweigt werden. Zusammen mit der Information über die Zeit t werden Inkremente der Lichtintensität bestimmt (1026) und mittels eines Zählers 1030 ein Zählerstand und daraus die Positionskoordinate bei 1034 ermittelt.
Die vorgenannten Schritte, insbesondere die Bestimmung der Lichtintensität, können beispielsweise mit einer Abtastrate von 33 MHz (1036) durchgeführt werden.
Zudem können bereitgestellte Signale 1038 von elektrischen und/oder magnetischen Sensoren verwendet werden, um einen mittleren Abstand zwischen der Transporteinheit und dem Stator in z-Richtung zu ermitteln.
11 zeigt eine schematische Darstellung eines vereinfachten Schemas zur Datenverarbeitung in einer erfindungsgemäßen Positionsbestimmungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Insbesondere veranschaulicht 11 die Signal-Übertragung und kommunikative Vernetzung der Sensoren in dem System.
Dabei sind die Isolationsabstände zwischen benachbarten Stator-Platinen in x-Richtung 1102 und in y-Richtung 1104 gezeigt, sowie Auswertungsprozessoren 1106 der Stator-Platinen, eine erste Transporteinheit 1108, eine weitere Transporteinheit 1110 und Kommunikationsleitungen 1112 zwischen Auswertungsprozessoren der Stator-Platinen.
Für den Algorithmus zur Positionsbestimmung sind prinzipiell zwei Fälle zu unterscheiden:

a) Klassische mechanische Lagerung mit konstantem Luftspalt
b) Antrieb mit variablem Luftspalt, wie etwa mittels Gaslager oder Magnetlager (Levitation)

Zu a) Mechanisch gelagerter Antrieb
In dem Fall wird die Position der Transporteinheit durch einen reduzierten Posevektor mit nur drei Koordinaten wiedergegeben: P = [x, y, ΔΦ]. ΔΦ beschreibt eine zulässige Verdrehung der Transporteinheit 12 in der xy-Ebene. Die axiale Lage z₀ ist durch das Lagersystem vorgegeben.
Bei steifen und/oder genauen Lagern kann prinzipiell auf die Verwendung von Wirbelstromsensoren und die Verwendung von adaptiven Linsen verzichtet werden.
Zu b) Antrieb mit variablem Luftspalt
In diesem Fall sind eine volle Ausstattung der Transceiver und die Verwendung von adaptiven, insbesondere elektrisch steuerbaren Linsen vorteilhaft. Die Transporteinheit 12 erreicht während der Beförderung durch den Stator 14 ein Statorsegment 14a zuerst mit seinen Randelementen. Dabei sprechen die vorgesehenen Wirbelstromsensoren zuerst an, mittels welchen die tatsächliche aktuelle Höhe ermittelt wird. Auf Basis dieser Ermittlung wird die Fokussierung der Linsen überprüft und falls nötig mittels einer präzisen Nachjustierung optimiert. Sobald die ersten Erhebungen 36 (Lands) und Vertiefungen 38 (Grooves) mit dem optischen Signal wechselwirken, wird der Zähler eines Inkrementalgebers aus seinem Zustand initiiert (10) und die ermittelten x- und y-Koordinaten der Transporteinheit 12, insbesondere ihr geometrischer Mittelpunkt wird ermittelt. Gleichzeit wird vorzugsweise eine kontinuierliche Überwachung und Fein-Nachjustierung der adaptiven, steuerbaren Linsen der optischen Transceiver durchgeführt.
Die keinen Winkelverdrehungen ΔΦ in xy-Ebene werden ebenso aus den Zuständen dieses Zählers ermittelt. Die anderweitigen, mit Bezug auf 1 erläuterten Verdrehungen Δθ, ΔΨ werden aus den Signalen der Wirbelstromsensoren und der geometrischen Abmessungen des Systems ermittelt.
Dieses Verfahren bietet daher die Möglichkeit, die Lage, die Bewegungsrichtung und auch die Geschwindigkeit zu ermitteln. Dies wird aus dem Verlauf des digitalisierten Inkrement-Position-Signals der Laserdioden und aus der digitalisierten Ableitung der Lichtintensität der Foto-Dioden ermittelt. Die analogen Rohsignale von den optischen Transceivern und/oder den Wirbelstromsensoren werden dazu entsprechend analog und/oder digital weiterverarbeitet.
Die Geschwindigkeit der Reflektoreinheit relativ zum Stator ist im allgemeinen Fall nicht konstant und kann sich auch während der Beförderung die Richtung ändern. Für die Erkennung der Bewegungsrichtung wird eine entsprechende Kombination von zwei Signalen aus einem optischen Transceiver und/oder einem Wirbelstromsensor genutzt. Eine derartige Kombination bietet die Möglichkeit, die Lage, die Bewegungsrichtung und die Geschwindigkeit besonders effizient und genau zu erkennen. Bei positiver Geschwindigkeit ist das Signal A (7) dabei voreilig gegenüber Signal B. Bei negativer Geschwindigkeit ist es umgekehrt. Der Wirbelstromsensor kann dabei zur Bestimmung des Abstands zwischen Transporteinheit 12 und Stator 14 in z-Richtung als auch zur Bestimmung der Bewegungsrichtung und/oder Bewegungsgeschwindigkeit genutzt werden.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem beschriebenen Beispiel ist die Möglichkeit einer genauen Nachjustierung der optischen Linsen.
Transceiveranordnung
Alle Statorsegmente beinhalten gemäß dem beschriebenen Beispiel neben der Statorwicklung jeweils eine Mehrzahl von präzise platzierten yxz-Transceivern (siehe 3 und 4).
Für die globale Positionserkennung der Transporteinheit relativ zum Stator kommunizieren die jeweiligen Auswertungsprozessoren der Stator-Platinen miteinander und übertragen ihre Daten über die Koordinaten der Transporteinheiten, welche sie befördern. Dabei liefern die Statorplatinen ihre Signale gleichzeitig an jeweils zwei Kanäle:

• Zentralsteuerung des Transportsystems
• Steuerung / Antriebseinheit der darunter liegendem Stator-Platine

Dabei müssen die jeweiligen Isolationsabstände 1102 und 1104 zwischen den Platinen berücksichtigt werden.
Bezugszeichenliste

10: Beförderungsvorrichtung
12: Transporteinheit
14: Stator
14a: Statorsegment
16: Transceivereinheit
16a: Transceiverposition
16b: Transceiver
16b1: optischer Transceiver
16b2: elektrischer/magnetischer Sensor
18: Reflektoreinheit
20: Metallschicht
22: Magnetspulen
24: Steuerelement
26: Abstandsschicht
28: erste Reflexionsschicht
30: zweite Reflexionsschicht
32: optisches Signal
34: Längsrillen
34a: Längsrillenperiode
36: Erhebung
38: Vertiefung
40: Lichtintensität des reflektierten Signals
42: Schwellenwert
44: Kollimatoroptik
46: adaptive Optik
48: Laserdiode
50: Photodiode
52: Auswerteeinheit
54: Lichtleiter
56: Transceiverplatine
100: System
102: x-Achse des Stators
104: y-Achse des Stators
106: z-Achse des Stators
102a: x'-Achse der Transporteinheit
104a: y'-Achse der Transporteinheit
106a: z'-Achse der Transporteinheit
108: Winkel Φ
110: Winkel Ψ
112: Winkel θ
120: Luftspalt
130: Beförderungsrichtung bzw. Beförderungsfläche
200: Positionsbestimmungsvorrichtung
1002–1040: Verfahrensschritte/Einheiten zur Datenverarbeitung
1102: Isolationsabstand zwischen benachbarten Stator-Platinen in x-Richtung
1104: Isolationsabstand zwischen benachbarten Stator-Platinen in y-Richtung
1106: Auswertungsprozessoren der Stator-Platinen
1108: erste Transporteinheit
1110: weitere Transporteinheit
1112: Kommunikationsleitungen zwischen Auswertungsprozessoren der Stator-Platinen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2013/059934 A1 [0005]
US 5925956 A [0005]
US 9202719 B2 [0005]
EP 1015851 B2 [0005]
EP 2203784 B1 [0009]

Claims

Positionsbestimmungsvorrichtung (200) zur Bestimmung einer Position und/oder Orientierung eines von einem Stator zu befördernden Transportkörpers (12) relativ zu dem Stator (14), umfassend: eine Transceivereinheit (16), welche dazu eingerichtet ist, in und/oder an dem Stator (14) angeordnet zu werden und welche an einer Mehrzahl von zweidimensional angeordneten Transceiverpositionen (16a) jeweils zumindest einen optischen Transceiver (16b) aufweist, der dazu eingerichtet ist, ein optisches Signal (32) zu emittieren und ein reflektiertes Signal zu detektieren; eine Reflektoreinheit (18), welche dazu eingerichtet ist, in und/oder an dem Transportkörper (12) derart angeordnet zu werden, dass die Reflektoreinheit (18) während der Beförderung des Transportkörpers (12) durch den Stator (14) jederzeit zumindest eine Transceiverposition (16a) der Mehrzahl von Transceiverpositionen (16a) überdeckt und ein von dem Transceiver (16b) an der zumindest einen überdeckten Transceiverposition (16a) emittiertes optisches Signal (32) zumindest teilweise als reflektiertes Signal zu der überdeckten Transceiverposition (16a) zurücksendet; eine Auswerteeinheit (52), welche dazu eingerichtet ist, auf Basis einer Lichtintensität (40) des zumindest einen von der Transceivereinheit (16) detektierten, reflektierten Signals zumindest teilweise die Position und/oder Orientierung des Transportkörpers (12) relativ zum Stator (14) zu ermitteln.
Positionsbestimmungsvorrichtung (200) nach Anspruch 1, wobei die Transceivereinheit (16) dazu eingerichtet ist, an einer Seite des Stators (14) angebracht zu werden, welche während der Beförderung dem Transportkörper (12) zumindest teilweise zugewandt ist, und/oder wobei die Reflektoreinheit (18) dazu eingerichtet ist, an einer Seite des zu befördernden Transportkörpers (12) angebracht zu werden, welche während der Beförderung dem Stator (14) zumindest teilweise zugewandt ist.
Positionsbestimmungsvorrichtung (200) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Transceiverpositionen (16a) im Wesentlichen zweidimensional in einer Fläche angeordnet sind, welche zumindest teilweise parallel zu einer Beförderungsrichtung (130) des Transportkörpers (12) während der Beförderung durch den Stator (14) ist.
Positionsbestimmungsvorrichtung (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil der optischen Transceiver (16b) dazu eingerichtet ist, das optische Signal (32) jeweils mittels eines Laserstrahls zu emittieren und/oder jeweils zumindest ein optisches Element umfasst, um das optische Signal auf die Reflektoreinheit (18) zu fokussieren.
Positionsbestimmungsvorrichtung (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reflektoreinheit eine erste Reflexionsschicht (28) und eine zweite Reflexionsschicht (30) umfasst, wobei die zweite Reflexionsschicht (30) auf der während der Beförderung des Transportkörpers (12) dem Stator (14) abgewandten Seite der ersten Reflexionsschicht (28) angeordnet ist und die erste Reflexionsschicht (28) die zweite Reflexionsschicht (30) im Wesentlichen bedeckt.
Positionsbestimmungsvorrichtung (200) nach Anspruch 5, wobei die erste Reflexionsschicht (28) als eine teilreflektierende Schicht ausgebildet ist und/oder die zweite Reflexionsschicht (30) als eine im Wesentlichen vollreflektierende Schicht ausgebildet ist, und/oder wobei erste Reflexionsschicht (28) und/oder die zweite Reflexionsschicht (30) jeweils eine Metallschicht (20) umfassen.
Positionsbestimmungsvorrichtung (200) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die erste Reflexionsschicht (28) mit einer Mehrzahl von ersten Längsrillen (34) strukturiert ist, welche im Wesentlichen parallel zueinander in eine erste Rillenrichtung verlaufen, und wobei die zweite Reflexionsschicht (30) mit einer Mehrzahl von zweiten Längsrillen (34) strukturiert ist, welche im Wesentlichen parallel zueinander in eine zweite Rillenrichtung verlaufen, wobei die erste Rillenrichtung und die zweite Rillenrichtung vorzugsweise senkrecht zueinander sind.
Positionsbestimmungsvorrichtung (200) nach Anspruch 7, wobei die erste und/oder zweite Reflexionsschicht derart eingerichtet ist, dass eine Reflexion des optischen Signals (32) in einer Längsrille (34) zu einem detektierten, reflektierten Signal mit einer anderen Signalstärke führt als eine Reflexion des optischen Signals an einem Zwischenbereich zwischen zwei benachbarten Längsrillen (34), und wobei eine Relativbewegung des Transportkörpers (12) relativ zu dem Stator (14) vorzugsweise zu einer Oszillation der Signalstärke des detektierten reflektierten Signals (40) führt, wenn die Relativbewegung in eine Richtung erfolgt, welche zumindest teilweise senkrecht zur ersten Rillenrichtung und/oder zur zweiten Rillenrichtung ist.
Positionsbestimmungsvorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei zumindest ein Teil der optischen Transceiver (16b) jeweils ein adaptives optisches Element (46) aufweist, um das optische Signal auf die erste Reflexionsschicht (28) und/oder die zweite Reflexionsschicht (30) zu fokussieren.
Positionsbestimmungsvorrichtung (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Transceivereinheit (16) zusätzlich zumindest einen elektrischen und/oder magnetischen Sensor (16b2) umfasst, welcher vorzugsweise dazu eingerichtet ist, einen Abstand der Reflektoreinheit (18) zur Transceivereinheit (16) zu ermitteln, wobei der elektrische und/oder magnetische Sensor (16b2) beispielsweise einen Wirbelstromsensor umfasst.
Beförderungsvorrichtung (10) zur kontrollierten Beförderung eines magnetfelderregten Transportkörpers (12), umfassend: – einen Stator (14), welcher eingerichtet ist, zumindest einen magnetfelderregten Transportkörper (12) berührungslos zu levitieren und in zumindest entlang einer Beförderungsfläche (130) entlang des Stators (14) zu befördern; und – eine Positionsbestimmungsvorrichtung (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.