DE10361905A1

DE10361905A1 - Position, orientation and path determination arrangement for an object moving relative to a fixed object, whereby the fixed object has a reference matrix of voltage potentials and the moving object has energy converters

Info

Publication number: DE10361905A1
Application number: DE2003161905
Authority: DE
Inventors: Peter Prof. Dr. Dittrich
Original assignee: Fachhochschule Jena
Current assignee: Fachhochschule Jena
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2003-12-23
Publication date: 2005-07-28

Abstract

Measurement arrangement for determining position, orientation and or movement path of a moving object (2) relative to a stationary object (1) comprises a reference surface (3) in the stationary object with a matrix of locations in the reference surface linked to a power source via control circuit (6). The moving object has energy converters and an evaluation circuit is provided that is connected to the control circuit and the energy converters, so that by measuring the influence of the excitation fields on the energy converters or vice versa the position of the moving object can be inferred.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßanordnung zur Bestimmung der aktuellen Position, der Orientierung und/oder des Bewegungsablaufs für mindestens einen ersten, beweglichen Gegenstand relativ zu einem zweiten, stationären Gegenstand, wobei die relativ zueinander beweglichen Gegenstände über energetische Felder miteinander in Wechselwirkung treten.The The invention relates to a measuring arrangement for determining the current position, orientation and / or movement for at least a first movable object relative to a second stationary object, wherein the relatively movable objects with each other via energetic fields interact.

Bekannt sind Anordnungen, bei denen sich Gegenstände über eine ebene oder leicht gekrümmte Fläche bewegen und dabei vorgegebene Positionen einnehmen sollen, wie dies beispielsweise bei einem Mehrkoordinatenantrieb nach DE 197 12 893 A1 der Fall ist, bei dem unter Einwirkung von Verschiebekräften die Lage von Objekten translatorisch und rotatorisch in Relation zu einer stationären Geräteeinheit verändert werden kann.Arrangements are known in which objects move over a flat or slightly curved surface and thereby assume predetermined positions, as for example in a multi-coordinate drive according to DE 197 12 893 A1 the case is in which the position of objects can be changed translationally and rotationally in relation to a stationary device unit under the action of displacement forces.

Um bei derartigen Vorrichtungen die beweglichen Objekte in vorgegebene Positionen verschieben zu können, ist es notwendig, die sich während der Bewegung verändernden Positionen zu bestimmen und zu verfolgen und davon ausgehend Ansteuersignale zu generieren, welche die Bewegung des Objektes in eine Soll-Position oder zumindest in Richtung einer Soll-Position veranlassen.Around in such devices, the moving objects in predetermined To move positions, it is necessary that during the Movement changing Determine and track positions and therefrom trigger signals to generate the movement of the object in a desired position or at least in the direction of a desired position.

Es ist prinzipiell möglich und auch bekannt, zur Positionsbestimmung eine Kamera zu nutzen und dieser ein Bildverarbeitungssystem nachzuschalten, das aus den mit der Kamera aufgenommenen Bildern die jeweilige Ist-Position des anzusteuernden Objektes ermittelt.It is possible in principle and also known to use a camera for positioning and nachzuschalten this an image processing system that from the with the camera recorded images the respective actual position of the determined object determined.

Nachteilig bei solchen Einrichtungen mit Bilderfassung und Bildverarbeitung ist zum einen, daß ein kostenintensiver Aufwand insbesondere dann zu treiben ist, wenn die Lage des Objektes in verhältnismäßig kurzen Zeitabständen von beispielsweise 2 ms ermittelt werden muß. Zum anderen nimmt die Genauigkeit bei der Bestimmung der Ist-Position ab, je größer der Bewegungsbereich des Objektes ist. Weiterhin muß für die Kamera freie Sicht auf die Objekte gewährleistet sein, was Bauraum beansprucht, der oftmals auch für andere Einrichtungen benötigt wird.adversely in such devices with image acquisition and image processing is, on the one hand, that one cost-intensive effort in particular is to be driven if the location of the object in relatively short intervals of 2 ms, for example. Secondly, the accuracy decreases in determining the actual position, the greater the range of motion of the Object is. Furthermore, for the camera ensures a clear view of the objects be, which takes up space, often for others Facilities needed.

Bei einer Anordnung nach DE 102 61 659.0-22 zum Beispiel werden Gegenstände auf einer Bezugsfläche verschoben, indem die Bezugsfläche in eine schwingende Bewegung versetzt wird und die Gegenstände während dieser Bewegung mittels elektromagnetischer Wandler zeitlich begrenzt an die Bezugsfläche gekoppelt werden, so daß Bewegungsenergie von der Bezugsfläche auf die Gegenstände übertragen wird. Nach erfolgter Entkopplung bewegen sich die Gegenstände relativ zur Bezugsfläche. Die Richtung dieser Bewegung wird mit dem Zeitpunkt der Entkopplung und damit in Abhängigkeit von der Phase der Schwingung der Bezugsfläche vorgegeben. Um die Positionen der Gegenstände während ihrer Bewegung überwachen zu können, ist eine Kamera über der Bezugsfläche angeordnet, allerdings mit den oben genannten Nachteilen.at an arrangement according to DE 102 61 659.0-22, for example, objects a reference surface moved by the reference surface is placed in a swinging motion and the objects during this Movement by means of electromagnetic transducer limited in time the reference surface be coupled, so that kinetic energy from the reference surface transferred to the objects becomes. After decoupling, the objects move relatively to the reference surface. The direction of this movement becomes with the time of decoupling and in dependence predetermined by the phase of the oscillation of the reference surface. To the positions of the objects while monitor their movement to be able to is a camera over the reference surface arranged, but with the disadvantages mentioned above.

Weiterhin ist aus DE 198 55 685 A1 eine induktive Positionsmeßeinrichtung bekannt, bei der die Positionsbestimmung anhand der Kopplung zwischen einer Transmitterwindung, in die Energie eingespeist wird, und mindestens zweier Empfängerwindungen vorgenommen wird. Dabei wird die Kopplungsänderung durch magnetisch leitfähige Modulatoren, die entlang einer Koordinate angeordnet sind, oder die Änderung der Lage der Windungen zueinander ausgewertet. Nachteiligerweise ist diese Anordnung lediglich zur Bestimmung von Positionen entlang einer Koordinate geeignet.Furthermore, it is off DE 198 55 685 A1 an inductive position measuring device is known in which the position determination based on the coupling between a transmitter winding, is fed to the energy, and at least two receiver windings is made. In this case, the coupling change is evaluated by magnetically conductive modulators, which are arranged along a coordinate, or the change in the position of the turns to each other. Disadvantageously, this arrangement is only suitable for determining positions along a coordinate.

In DE 198 23 059 C2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung der räumlichen Lage eines Körpers mit asymmetrischer Magnetfeldverteilung beschrieben. Hier wird aus den von mehreren, in Form einer Matrix angeordneten elektromagnetischen Wandlern abgegebenen Signalen die Lage eines Gegenstandes ermittelt, wobei eine asymmetrische Magnetfeldverteilung vorausgesetzt wird und der Gegenstand funktionsbedingt mehrere dieser elektromagnetischen Wandler überdecken muß. Damit ist diese Anordnung lediglich geeignet für Gegenstände, die groß sind im Verhältnis zu den elektromagnetischen Wandlern, oder für eine Matrix, die aus sehr vielen einzelnen elektromagnetischen Wandlern besteht, was nachteilig einen hohen materiellen Aufwand erfordert.In DE 198 23 059 C2 a method and a device for detecting the spatial position of a body with asymmetric magnetic field distribution is described. Here, the position of an object is determined from the signals emitted by a plurality of electromagnetic transducer arranged in the form of a matrix, whereby an asymmetrical magnetic field distribution is assumed and the object must functionally cover several of these electromagnetic transducers. Thus, this arrangement is only suitable for objects that are large in relation to the electromagnetic transducers, or for a matrix that consists of many individual electromagnetic transducers, which disadvantageously requires a high material cost.

Ein weiteres Positionserfassungssystem nach DE 695 11 452 T2 beruht darauf, daß mittels magnetoresistiver Leitungen Magnetfelder detektiert werden, die beispielsweise von einem sich bewegenden Permanentmagneten ausgehen. Dabei werden Widerstandsänderungen ausgewertet und in Informationen über die räumliche Feldverteilung bzw. die Position des Permanentmagneten umgesetzt. Ein solches System ist nachteiligerweise nur über einen verhältnismäßig kleinen Bewegungsbereich realisierbar.Another position detection system after DE 695 11 452 T2 based on the fact that magnetic fields are detected by means of magnetoresistive lines, for example, emanating from a moving permanent magnet. In this case, resistance changes are evaluated and converted into information about the spatial field distribution or the position of the permanent magnet. Such a system is disadvantageously feasible only over a relatively small range of motion.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Anordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß mit verhältnismäßig geringem technischen Aufwand eine hinreichend genaue Erfassung der Positionen eines oder mehrerer über eine Fläche bewegter Gegenstände möglich ist und auch qualitative Aussagen über Bewegungsabläufe, insbesondere zurückgelegte Wegstrecken, Geschwindigkeiten und Bewegungsbahnen, gewonnen werden können.Based on this prior art, the invention has the object, a method and an arrangement of the type mentioned in such a way that with relatively little technical effort a sufficiently accurate He It is possible to formulate the positions of one or more objects moving over a surface and also to be able to obtain qualitative statements about movement sequences, in particular traveled distances, speeds and trajectories.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe für eine Meßanordnung zur Bestimmung der aktuellen Position, der Orientierung und/oder des Bewegungsablaufs für mindestens einen ersten, beweglichen Gegenstand relativ zu einem zweiten, stationären Gegenstand dadurch gelöst, daß

– an dem stationären Gegenstand eine in den Koordinaten X, Y ausgedehnte Bezugsfläche für den beweglichen Gegenstand vorhanden ist,
– ein Raster von vorbestimmten Orten der Bezugsfläche über eine Steuerschaltung mit einer Spannungsquelle in Verbindung stehen,
– die Orte mittels der Steuerschaltung mit sich in zeitlicher Folge ändernden elektrischen Potentialen beaufschlagt werden, so daß sich zwischen benachbarten Orten energetische, in Bezug auf ihre Ausbreitungsrichtung und Stärke wechselnde Felder ausbilden,
– der bewegliche Gegenstand mit Energiewandlern ausgestattet ist, die mit den energetischen Feldern in Wechselwirkung treten und
– eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, die mit der Steuerschaltung und den Energiewandlern in Verbindung steht und mit welcher der Einfluß der energetischen Felder auf die Energiewandler und/oder der Einfluß der Energiewandler auf

die Felder gemessen wird und aus den so gewonnen Meßergebnissen Schlußfolgerungen auf die aktuelle Position und/oder den Bewegungsablauf des beweglichen Gegenstandes gewonnen werden.According to the invention, the object of a measuring arrangement for determining the current position, the orientation and / or the course of motion for at least one first, movable object relative to a second, stationary object is achieved in that

On the stationary object there is a reference surface for the movable object which is extended in the coordinates X, Y,
A grid of predetermined locations of the reference surface are connected via a control circuit to a voltage source,
- The locations are acted upon by the control circuit with changing in time sequence electrical potentials, so that form between adjacent places energetic, with respect to their propagation direction and strength changing fields,
- the moving object is equipped with energy converters that interact with the energetic fields and
- An evaluation is provided, which is in communication with the control circuit and the energy converters and with which the influence of the energetic fields on the energy converter and / or the influence of the energy converter

the fields are measured and conclusions are drawn from the measurement results thus obtained on the current position and / or the course of movement of the movable object.

Während die aktuellen Positionen eines sich über die Bezugsfläche bewegenden Gegenstandes mit der Angabe der jeweiligen Koordinaten X, Y bestimmt sind, ist unter der Orientierung des beweglichen Gegenstands im Sinne der vorliegenden Erfindung seine aktuelle Ausrichtung bzw. Verdrehung φ um eine Senkrechte auf die Bezugsfläche zu verstehen.While the current positions of one over the reference surface moving object with the indication of the respective coordinates X, Y is determined, is under the orientation of the movable object in the sense of the present invention, its current orientation or Twist φ to a perpendicular to the reference surface to understand.

Diese Meßanordnung ist für einen oder mehrere Gegenstände, die sich über die Bezugsfläche des stationären Gegenstandes bewegen, anwendbar. Dabei können die beweglichen Gegenstände auf der Bezugsfläche aufliegend über die Bezugsfläche gleiten, die in diesen Falle als Auflagefläche dient, oder während der Bewegung durch Kräfte, die der Schwerkraft entgegenwirken, in einer vorgegebenen Höhe über der Bezugsfläche gehalten werden.These measuring arrangement is for one or more objects, which are over the reference surface of the stationary Move object, applicable. The moving objects on the reference surface overlying slide the reference surface, which serves as a support surface in this case, or during the Movement by forces, which counteract gravity, at a given height above the reference surface being held.

Aufgrund der Beaufschlagung der Vielzahl von Orten mit elektrischen Potentialen ist die gesamte Bezugsfläche, zumindest aber der Bewegungsbereich eines beweglichen Gegenstandes auf der Bezugsfläche, mit energetischen Feldern überzogen, deren örtliche Ausrichtung und Intensität in Abhängigkeit von der Änderung der Potentiale variieren. Werden die Potentialänderungen definiert vorgegeben, ergeben sich in der Folge auch definierte Änderung der energetischen Felder.by virtue of the application of the plurality of locations with electrical potentials is the entire reference area, but at least the range of motion of a moving object on the reference surface, covered with energetic fields, their local Alignment and intensity dependent on from the change the potentials vary. Are the potential changes defined defined, result in the consequence also defined change of the energetic fields.

Die energetischen Felder treten an den Positionen der Bezugsfläche, an denen sich während eines Meßzeitpunktes ein Gegenstand befindet, dem ein Energiewandler zugeordnet ist, mit diesem in Wechselwirkung. Diese Wechselwirkung generiert Signale am Signalausgang des Energiewandlers, die meßtechnisch erfaßt werden.The energetic fields occur at the positions of the reference surface which are during a measuring time an object to which an energy converter is assigned, interact with this. This interaction generates signals at the signal output of the energy converter, which are detected by measurement.

Aus der Zuordnung dieser Signale zu Meßzeiten und den beaufschlagten Orten der Bezugsfläche werden die aktuellen Positionen eines oder mehrerer sich über der Bezugsfläche befindenden Gegenstände bestimmt. Durch Vergleich der Positionen zu verschiedenen Meßzeiten werden Schlußfolgerungen dahingehend gezogen, ob ein Gegenstand seine Position verändert. Weiterhin wird bei Bedarf durch Vergleich der Positionsänderungen über eine vorgegebene Zeitspanne hinweg der Bewegungsablauf des Gegenstandes verfolgt bzw. kontrolliert, beispielsweise im Hinblick darauf, ob die Bewegung geradlinig oder gekrümmt verläuft, über welche Strecke sich der Gegenstand in dieser Zeitspanne bewegt hat und mit welcher Geschwindigkeit die Bewegung vor sich gegangen ist.Out the assignment of these signals to measuring times and the acted upon Locate the reference surface will be the current positions of one or more above the reference surface located objects certainly. By comparing the positions at different measuring times become conclusions whether an item changes position. Farther If necessary, by comparing the position changes over a predetermined period of time the movement of the object is tracked or controlled for example, in terms of whether the movement is straightforward or bent passes over which Distance the object has moved during this time span and at what speed the movement has been going on.

Da die Lage der zu beaufschlagenden Orte auf der Bezugsfläche definiert ist, lassen sich die durch die energetischen Felder in den Energiewandlern hervorgerufenen Meßwerte eindeutig Positionen auf der Bezugsfläche zuordnen und in Koordinaten X, Y angeben.There defines the location of the locations to be acted upon on the reference surface is, can be through the energetic fields in the energy converters generated measured values uniquely assign positions on the reference surface and in coordinates Specify X, Y.

Umgekehrt üben auch die Energiewandler auf die energetischen Felder Einfluß aus, der sich in der Veränderung ihrer Kenngrößen bemerkbar macht und so ebenfalls durch Messungen erfaßt werden kann. Insofern können auch an wahlweise vorzugebenden Positionen der Bezugsfläche diese Kenngrößen bzw. deren Veränderungen erfaßt und beobachtet und daraus Schlußfolgerungen auf das Vorhandensein eines Gegenstandes an diesen Positionen, die wiederum durch die Koordinaten X, Y bestimmt sind, gezogen werden.Conversely, practice as well the energy converters influence the energetic fields, the in the change their characteristics noticeable makes and so can also be detected by measurements. In that sense, too at optional preset positions of the reference surface this Characteristics or their changes detected and observe and conclude on the presence of an object at these positions, the are again determined by the coordinates X, Y are drawn.

Die energetischen Felder werden mittels der Steuerschaltung generiert. Diese weist in einer beispielhaften Ausgestaltung mehrere Ausgänge auf, die gemeinsam ein Mehrphasensystem bilden. Dabei führt jeder Ausgang im zeitlichen Wechsel entweder ein definiertes energetisches, bevorzugt elektrisches Potential oder ist potentialfrei geschaltet. Die Potentialänderungen an den Ausgängen werden durch Umschalten innerhalb der Steuerschaltung hervorgerufen oder auch dadurch, daß das Potential bzw. die elektrische Versorgungsspannung am Eingang der Steuerschaltung selbst sich in Abhängigkeit von der Zeit in Form einer Schwingung ändert, also ein in seiner Intensität wechselndes Potential bzw. eine Wechselspannung verwendet wird und so die Potentiale an den Ausgängen der Steuerschaltung an sich oder zusätzlich beeinflußt werden.The energetic fields are generated by means of the control circuit. This has, in an exemplary embodiment, a plurality of outputs, which together form a multi-phase system. Each output leads in time change either a defined energetic, preferably electrical Potential or is switched floating. The potential changes at the outputs are caused by switching within the control circuit or by the fact that the potential or the electrical supply voltage at the input of the control circuit itself changes as a function of time in the form of a vibration, that is, a variable in its intensity potential or an alternating voltage is used and so the potentials at the outputs of the control circuit are influenced in themselves or in addition.

Ist dabei beispielsweise die Frequenz der Wechselspannung größer als die Frequenz, mit der in der Steuerschaltung umgeschaltet wird, erzeugen die Schwingungen der daraus resultierenden Feldänderungen Potentialänderungen am Signalausgang des Energiewandlers. Deren Größe und deren Phasenlage in Bezug auf die Wechselspannung des Potentials, mit dem die Steuerschaltung versorgt wird, kann in einer besonderen Ausgestaltungsvariante der Meßanordnung zur Gewinnung der Meßwerte genutzt werden.is In this case, for example, the frequency of the AC voltage greater than the frequency with which is switched in the control circuit, generate the vibrations of the resulting field changes potential changes at the signal output of the energy converter. Their size and their phase position in Reference to the AC voltage of the potential with which the control circuit can be supplied in a particular embodiment variant of measuring arrangement used to obtain the measured values become.

Bevorzugt ist die Bezugsfläche elektrisch leitfähig ausgebildet. Vorteilhaft wird als Bezugsfläche die Oberseite einer Kupferplatte, einer Kupferfolie oder eines Kupfernetzes genutzt. Dieser flächenhafte elektrische Leiter wird vorteilhaft auf einer Stahlplatte, die magnetisch gut leitend ist, angeordnet.Prefers is the reference surface electrically conductive educated. Advantageously, the reference surface is the top of a copper plate, a copper foil or a copper network used. This areal electrical conductor is beneficial on a steel plate, which is magnetic is well conductive, arranged.

Jeder Ausgang der Steuerschaltung ist mit einem der Orte auf der Bezugsfläche verbunden, so daß jeder der Orte im zeitlichen Wechsel wiederkehrend mit einem elektrischen Potential beaufschlagt wird und sich zwischen jeweils benachbarten Orten für die Zeit der Ansteuerung ein energetisches Feld ausbildet.Everyone Output of the control circuit is connected to one of the locations on the reference surface, so that everyone the places in temporal change recurring with an electric Potential is applied and between each adjacent Places for the time of activation forms an energetic field.

Dabei entspricht jeder Ausgang der Steuerschaltung einer Phase. Die Beaufschlagung der Orte erfolgt insofern analog zu einem Mehrphasensystem. Alle Orte, die an demselben Ausgang bzw. derselben Phase angeschlossen sind, bilden einen Strang. Die Anzahl der Phasen und der Stränge stimmt überein.there Each output of the control circuit corresponds to one phase. The admission The locations are analogous to a multi-phase system. All Places connected to the same outlet or phase are, form a strand. The number of phases and strands are the same.

Mehrere benachbarte Orte, die an unterschiedlichen Ausgängen bzw. Phasen angeschlossen sind, bilden eine Gruppe. Diese Gruppen sind vielfach vorhanden und etwa gleichmäßig über die Bezugsfläche verteilt. Mittels der Steuerschaltung wird veranlaßt, daß sich zwischen den Orten jeder Gruppe die energetischen Felder ausbilden und dadurch bezüglich ihrer Ausbreitungsrichtung und Stärke variieren. Die Ausbreitungsrichtung wird durch das Anlegen der Potentiale an ausgewählte Orte innerhalb einer Gruppe vorgegeben, die Stärke der energetischen Felder wird mit dem angelegten Potential variiert.Several neighboring places connected to different outputs or phases are, form a group. These groups are numerous and distributed approximately evenly over the reference surface. By means of the control circuit is caused to be between the locations of each group to train the energetic fields and thus theirs Propagation direction and strength vary. The direction of propagation is determined by the application of the potentials to selected Places within a group given, the strength of the energetic fields is varied with the applied potential.

Bevorzugt besteht jede Gruppe aus drei benachbarten Orten Oa, Ob, Oc, und die Steuerschaltung weist drei Ausgänge bzw. drei Phasen auf, wovon jeder mit einem der drei Orte Oa, Ob, Oc verbunden ist. Die Ansteuerung dieser Orte Oa, Ob, Oc erfolgt beispielsweise so, daß sich die energetischen Felder sequentiell zunächst zwischen den Orten Oa und Ob, dann zwischen den Orten Ob und Oc und schließlich zwischen den Orten Oc und Oa einer jeden Gruppe ausbreiten, wonach die Ansteuerung in gleicher Folge und im selben Zeittakt wiederholt wird.Prefers each group consists of three neighboring places Oa, Ob, Oc, and the control circuit has three outputs or three phases, of which everyone is connected to one of the three places Oa, Ob, Oc. The control These places Oa, Ob, Oc take place, for example, so that the energetic fields sequentially first between the places Oa and Whether, then between the places Ob and Oc and finally between the places Oc and Oa of each group spread, after which the control in the same Sequence and repeated at the same time.

Besonders bevorzugt sind jeweils drei Orte Oa, Ob, Oc einer Gruppe so auf der Bezugsfläche angeordnet, daß sie jeweils an den Scheitelpunkten eines gleichseitigen Dreiecks liegen.Especially preferably, three places Oa, Ob, Oc of a group are so on arranged the reference surface, that she each lie at the vertices of an equilateral triangle.

Abweichend davon kann in einer weiterführenden Ausgestaltung der Meßanordnung eine Steuerschaltung mit vier Ausgängen vorgesehen sein, wobei in diesem Falle jede Gruppe aus vier Orten Oa, Ob, Oc, Od besteht und jeder der vier Ausgänge mit einem dieser Orte in Verbindung steht. Die Ansteuerung dieser vier Orte erfolgt sequentiell beispielsweise so, daß sich die energetischen Felder zunächst zwischen den Orten Oa und Ob, dann zwischen Ob und Oc, Oc und Od, Od und Oa, Ob und Od sowie schließlich zwischen Oc und Od ausbreiten, wonach auch hier die Ansteuerung in gleicher Folge und im Zeittakt wiederholt wird.deviant of it may be in a continuing Configuration of the measuring arrangement a control circuit to be provided with four outputs, wherein in this case each group consists of four places Oa, Ob, Oc, Od and each of the four outputs communicates with one of these places. The control of this four places are sequential, for example, so that the energetic fields initially between the places Oa and Ob, then between Ob and Oc, Oc and Od, Od and Oa, Ob and Od and finally between Oc and Od spread, after which also the control is repeated in the same sequence and in time.

Bei dieser Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn die zu einer Gruppe gehörenden Orte Oa bis Od auf der Bezugsfläche jeweils an den Eckpunkten eines Rhombus positioniert sind.at This embodiment, it is advantageous if the group belonging Place Oa to Od on the reference surface are each positioned at the vertices of a rhombus.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß sich die Ausgänge der Steuerschaltung nicht auf die hier beispielhaft angegebenen Anzahl von drei oder vier Ausgängen beschränkt, sondern diese Anzahl und auch die Anzahl der zu einer Gruppe gehörenden Orte je nach Ausgestaltung der Meßanordnung variabel ist.It becomes explicit noted that the exits the control circuit does not refer to the example given here Number of three or four outputs limited, but this number and also the number of places belonging to a group depending on the configuration of the measuring arrangement is variable.

In Abhängigkeit von den Potentialen am Ausgang der Steuerschaltung und damit an den jeweils beaufschlagten Orten ergeben sich spezifische Muster in der Verteilung des energetischen Feldes auf der Bezugsfläche. Befindet sich ein bewegter Gegenstand in einer bestimmten Position auf oder über der Bezugsfläche, werden von den Energiewandlern dementsprechende spezifische Signale aufgenommen. Auf der Grundlage dessen, daß mit der Steuerschaltung in fortlaufender Folge unterschiedliche wiederkehrende Muster erzeugt werden, ist durch einen Vergleich der erhaltenen Signale mit den in bestimmten Positionen möglichen Signalen eine Zuordnung der Position des bewegten Gegenstandes zu den Orten bzw. umgekehrt möglich.In dependence from the potentials at the output of the control circuit and thus Each of the places acted upon results in specific patterns in the distribution of the energetic field on the reference surface. is become a moving object in a certain position on or above the reference surface received specific energy signals from the energy converters. On the basis of that with the control circuit in succession different recurring Patterns are generated by comparing the obtained Signals with the possible signals in certain positions an assignment the position of the moving object to the places or vice versa possible.

Da sich auf der Bezugsfläche viele Orte gleicher Stränge befinden können, ist eine absolute Zuordnung zu einer bestimmten Gruppe von Orten möglich, indem zu Beginn des fortlaufenden Meßvorganges entweder durch ein Referenzsystem, das nicht Gegenstand der Erfindung ist, eine definierte Bezugslage gesichert wird, oder die Ausgangslage beim Start des Meßvorganges als Bezugslage definiert wird. Ausgehend von einer solchen Bezugslage kann die aktuelle Position eines bewegten Gegenstandes auch über den Bereich einer Gruppe hinaus verfolgt werden, wenn gesichert ist, daß diese Positionsbestimmung in zeitlich so kurzen Abständen erfolgt, daß der bewegte Gegenstand in dieser Zeit nicht eine ganze Gruppe überspringt.There on the reference surface many places of the same strands can be located is an absolute assignment to a particular group of places possible by at the beginning of the continuous measuring process either by a reference system, not the subject of the invention is, a defined reference position is secured, or the starting position when Start of the measuring process is defined as a reference situation. Starting from such a reference position can the current position of a moving object also over the Tracked out of a group when backed up, that these Position determination takes place in such short intervals that the moving Subject in this time does not skip a whole group.

Die für einen bewegten Gegenstand über eine vorgegebene Zeitspanne hinweg ermittelten Positionswerte können in der Auswerteeinrichtung zu Informationen über den Ablauf der Bewegung verknüpft werden. Dabei werden durch Verfolgung der Positionen Aussagen über die Bewegungsrichtung, wie geradliniger oder gekrümmter Verlauf der Bewegungsbahn, Gleichförmigkeit oder Ungleichförmigkeit der Bewegung, Beschleunigung bzw. Verzögerung während der Bewegung von Position zu Position und Bewegungsgeschwindigkeit gewonnen, indem die Positionswerte entsprechend des Zusammenhangs zwischen Weg, Zeit und Geschwindigkeit miteinander verknüpft werden.The for one moving object over one Position values determined for a given period of time can be stored in the evaluation device to information about the course of the movement connected become. By tracking the positions statements about the Direction of movement, such as straight or curved course of the trajectory, uniformity or nonuniformity of Movement, acceleration or deceleration during the movement of position to position and movement speed gained by the position values according to the relationship between path, time and speed linked together become.

Zur Meßwertgewinnung werden vorteilhaft die magnetischen Felder genutzt, die auf Grund der Potentialdifferenzen der zwischen den Orten einer Gruppe fließenden elektrischen Ströme entstehen, wobei die Energiewandler als magneto-elektrische Wandler ausgebildet sind. Als magneto-elektrische Energiewandler werden z.B. Hall Sensoren oder magnetorestive Sensoren genutzt. Die unter dem Einfluß der magnetischen Felder erzeugten Stromänderungen oder Widerstandsänderungen in diesen Sensoren werden erfaßt und ausgewertet. Ebenso ist es möglich, Induktoren in Form von Meßspulen einzusetzen, die bevorzugt einen Spulenkern besitzen, der aus Ferrit oder einer weichmagnetischen Legierung besteht.to Measured value acquisition Advantageously, the magnetic fields are used due to the potential differences of the electrical current flowing between the locations of a group streams arise, the energy converter as a magneto-electrical converter are formed. As magneto-electric energy converters e.g. Hall sensors or magnetoresistive sensors used. The under the influence of magnetic fields generated current changes or resistance changes in these sensors are detected and evaluated. It is also possible Inductors in the form of measuring coils to use, which preferably have a coil core made of ferrite or a soft magnetic alloy.

In diesen Meßspulen werden mit jeder Änderung des magnetischen Feldes elektrische Spannungen induziert, deren Größe und Richtung erfaßt und ausgewertet werden. Im besonderen Falle können die Energiewandler aus mehreren Sensoren gebildet sein, die paarweise Komponenten des magnetischen Feldes aufnehmen, die senkrecht zueinander stehen und so z.B. den in den Koordinatenrichtungen X und Y fließenden elektrischen Strömen bzw. den damit verkoppelten magnetischen Feldern zugeordnet sind.In these measuring coils be with every change of the magnetic field induces electrical voltages whose Size and direction detected and evaluated. In a special case, the energy converters can be formed of several sensors, the pairwise components of the magnetic field receive, which are perpendicular to each other and so. in the Coordinate directions X and Y flowing electrical currents or associated with the coupled magnetic fields.

Der Einfluß der energetischen Felder auf die Energiewandler wird beispielsweise bei Verwendung von Meßspulen gemessen, indem die Änderung des magnetischen Feldes im Zusammenhang mit der Änderung des Stromes nach der Änderung des Potentials am Ausgang der Steuerschaltung eine elektrische Spannung induziert. Da eine solche Änderung durch die Steuerschaltung eingeleitet wird, sind damit auch die aktuellen Potentiale am Ausgang der Steuerschaltung und an den Orten bekannt. Daraus wird eine Aussage dahingehend abgeleitet, wie sich in der Bezugsfläche der Strom und damit das magnetische Feld in Abhängigkeit von der Position ausbilden. Somit läßt sich über gemessene Änderungen auf die Position der dem betreffenden Gegenstand zugeordneten Meßspulen bzw. auf die Position dieses Gegenstandes schließen.Of the Influence of energetic fields on the energy converter, for example when using measuring coils measured by the change of the magnetic field in connection with the change of the current after the change the potential at the output of the control circuit an electrical voltage induced. Because such a change is initiated by the control circuit, so are the current potentials at the output of the control circuit and at the locations known. From this, a statement is derived as to how in the reference area the current and thus the magnetic field as a function of the position form. Thus it can be over measured changes to the position of the relevant object associated measuring coils or to the position of this item.

Wie bereits dargelegt ist es auch möglich, daß das Potential, mit dem die Steuereinheit versorgt wird, sich zeitlich ändert, also eine Wechselspannung zur Verfügung gestellt wird, deren Frequenz größer ist als die Frequenz, mit der die Steuerschaltung schaltet. Die Schwingungen der daraus resultierenden Feldänderungen erzeugen Spannungsänderungen am Ausgang der Meßspule. Deren Größe und deren Phasenlage in Bezug auf die Wechselspannung des Potentials, mit dem die Steuerschaltung versorgt wird, kann in einer entsprechenden Ausgestaltung der Meßanordnung zur Gewinnung der Meßwerte genutzt werden.As already stated, it is also possible that the potential with which the control unit is supplied, changes over time, so an AC voltage available is made, whose frequency is greater as the frequency at which the control circuit switches. The vibrations the resulting field changes generate voltage changes at the output of the measuring coil. Their size and their Phase position with respect to the AC voltage of the potential, with the control circuit is powered, can in a corresponding Configuration of the measuring arrangement to obtain the measured values be used.

Weiterhin ist es denkbar, die sich auf der Bezugsfläche ausbildenden energetischen Felder zu bestimmen, indem an den bewegten Gegenständen angeordnete elektrisch leitende Tastspitzen direkt das elektrische Potential über der Bezugsfläche aufnehmen. Dies ist auch möglich mit Hilfe von Elektroden, die auf das elektrische Feld reagieren.Farther it is conceivable that energetic on the reference surface forming Fields determined by arranged on the moving objects electrically conductive probe tips directly the electrical potential across the reference surface take up. This is also possible with the help of electrodes that react to the electric field.

In einer besonderen Ausgestaltung der Meßanordnung kann der Einfluß der Energiewandler auf die energetischen Felder genutzt werden, um daraus die Position eines Gegenstandes zu bestimmten, dem ein Energiewandler zugeordnet ist. Dies beruht darauf, daß dann, wenn eine starke Wechselwirkung zwischen den energetischen Feldern und einem Energiewandler stattfindet, diesen Feldern auch in starkem Maße Energie entzogen wird. In diesem Fall sind an den Signalausgängen der Energiewandler intensitätsstarke Signale verfügbar.In a particular embodiment of the measuring arrangement, the influence of energy converters be used on the energetic fields to derive the position of an object to which an energy converter is assigned is. This is because then, if a strong interaction between the energetic fields and an energy converter takes place, these fields also in strong Measures energy is withdrawn. In this case, at the signal outputs of Energy converter high-intensity Signals available.

Ist die Kopplung zwischen einem Energiewandler zu den energetischen Feldern nur schwach oder keine Kopplung vorhanden, wird den Feldern auch nur in geringem Maße oder überhaupt nicht Energie entzogen. Dann stehen am Signalausgang des Energiewandlers nur intensitätsschwache oder keine Signale zur Weiterverarbeitung zur Verfügung.is the coupling between an energy converter and the energetic one Fields weak or no coupling present, the fields also only to a small extent or at all not deprived of energy. Then stand at the signal output of the energy converter only low-intensity or no signals available for further processing.

Diese Bedingungen können am Ausgang der Steuerschaltung 6 beispielsweise bestimmt werden, indem gemessen wird, wie schnell die energetischen Felder aufgebaut werden. Dies ist durch die Messung des elektrischen Stromes am Ausgang der Steuerschaltung und Auswertung seiner Anstiegszeit möglich. Eine Anstiegszeit größerer Dauer deutet auf eine starke Kopplung und eine Anstiegszeit geringer Dauer auf eine schwache Kopplung hin. Diese Informationen über die Kopplung können dann in der Vergleichseinheit 9 ausgewertet werden.These conditions may be at the output of the control circuit 6 for example, by measuring how fast the energetic fields are built up. This is possible by measuring the electrical current at the output of the control circuit and evaluating its rise time. A rise time of longer duration indicates a strong coupling and a rise time of short duration indicates a weak coupling. This information about the coupling can then be in the comparison unit 9 be evaluated.

Der Einfluß der Energiewandler auf die energetischen Felder und damit auch der gemessene Effekt ist um so größer, je mehr Energie von den Wandlern den energetischen Feldern entzogen wird. Werden magneto-elektrische Wandler mit einer Spule eingesetzt, kann an der Spule ein Widerstand angeschlossen oder die Spule kann kurzgeschlossen werden. Ebenso ist es möglich, an der Spule weitere Elemente wie Kondensatoren anzuschließen, die mit den Spulen einen Schwingkreis bilden. Dieser kann auf die Frequenz einer durch die Spannungsquelle 8 erzeugten Wechselspannung oder die Schaltfrequenz der Steuerschaltung 6 abgestimmt werden, was besonders vorteilhaft ist.The influence of the energy converters on the energetic fields and thus also the measured effect is the greater, the more energy is removed from the converters the energetic fields. If magneto-electrical converters are used with a coil, a resistor can be connected to the coil or the coil can be short-circuited. It is also possible to connect to the coil further elements such as capacitors, which form a resonant circuit with the coils. This can be adjusted to the frequency of one by the voltage source 8th generated AC voltage or the switching frequency of the control circuit 6 be tuned, which is particularly advantageous.

Der genannte Effekt tritt auch dann ein, wenn der Energiewandler nur aus elektrisch leitendem Material oder aus magnetisch oder elektrisch leitendem Material besteht und damit die Induktivität vergrößert wird bzw. Wirbelströme entstehen.Of the This effect occurs even if the energy converter only made of electrically conductive material or of magnetic or electrical conductive material and thus the inductance is increased or eddy currents arise.

Vorteilhaft für diese Ausgestaltung der Meßanordnungen ist vor allem, daß keine Zuleitungen zwischen dem bewegten Gegenstand 2 und seiner Umgebung notwendig sind.Especially advantageous for this embodiment of the measuring arrangements is that no supply lines between the moving object 2 and its surroundings are necessary.

Die so gewonnenen Meßwerte, die den Einfluß der energetischen Felder auf die Energiewandler bzw. den Einfluß der Energiewandler auf die energetischen Felder charakterisieren, werden in der Auswerteeinrichtung zur Gewinnung von Positionswerten in Bezug auf die Koordinaten X, Y verknüpft, wobei wie nachstehend erläutert verfahren wird.The measured values obtained in this way, the influence of the energetic fields on the energy converters or the influence of the energy converters to characterize the energetic fields are in the evaluation device for obtaining position values with respect to the coordinates X, Y linked, as explained below is moved.

Die Abstände zwischen zwei benachbarten Orten auf der Bezugsfläche sind von der gewünschten räumlichen Auflösung abhängig und sollten im Bereich von 5 mm bis 50 mm liegen. Das mit jeder Phase von den Ausgängen der Steuerschaltung an die Orte angelegte Potential soll im Bereich elektrischer Spannungen zwischen 1 V und 10 V liegen. Der zeitliche Wechsel bei der sequentiellen Beaufschlagung der Orte mit einem elektrischen Potential liegt bevorzugt im Bereich von 0,05 ms bis 0,1 ms.The distances between two adjacent locations on the reference surface from the desired spatial resolution dependent and should be in the range of 5 mm to 50 mm. That with every phase from the exits the potential of the control circuit applied to the locations should be in the range electrical voltages between 1 V and 10 V. The temporal Change in the sequential admission of places with a electrical potential is preferably in the range of 0.05 ms to 0.1 ms.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe Invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. In the associated Drawings show

1 den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung mit einer angedeuteten Vielzahl von Orten, die mit einem elektrischen Potential zu beaufschlagen sind, 1 the basic structure of the arrangement according to the invention with an indicated plurality of locations, which are to be acted upon by an electric potential,

2 eine detailliertere Darstellung des Aufbaus nach 1, lediglich bezogen auf eine Anzahl von drei Orten, und mit einer Ausgestaltungsvariante der Steuerschaltung, 2 a more detailed representation of the structure according to 1 only with reference to a number of three locations, and with an embodiment variant of the control circuit,

3 eine vereinfachte Darstellung angesteuerter Orte in der Bezugsfläche, 3 a simplified representation of controlled locations in the reference surface,

4 ein Schaltbild mit dem Signalfluß in der Meßanordnung, 4 a circuit diagram with the signal flow in the measuring arrangement,

5 eine vereinfachte Darstellung der Strompfade, die sich bei einer Ansteuerung nach 3 in der Bezugsfläche ausbilden, 5 a simplified representation of the current paths, which in a control after 3 in the reference area,

6 ein Beispiel der Meßwertgewinnung für die Koordinatenrichtungen X und Y, 6 an example of the measured value acquisition for the coordinate directions X and Y,

7 ein Beispiel für die Auswertung der Meßergebnisse im Hinblick auf die Bewegungsrichtung und die zurückgelegte Strecke eines Gegenstandes, 7 an example of the evaluation of the measurement results with regard to the direction of movement and the distance traveled by an object,

8 die Ausführung eines Energiewandlers, 8th the execution of an energy converter,

9 die Ausführung eines Induktors im Energiewandler, 9 the execution of an inductor in the energy converter,

10 die beispielhafte Ausführung eines stationären Gegenstandes mit einer Bezugsfläche. 10 the exemplary embodiment of a stationary article with a reference surface.

In 1 sind symbolisch ein Gegenstand 1, beispielsweise der stationäre Teil eines Mehrkoordinatenantriebes, sowie ein Gegenstand 2, beispielsweise der bewegliche Teil des Mehrkoordinatenantriebes, dargestellt, wobei letzterer in einer von den Koordinaten X, Y aufgespannten Ebene beweglich ist.In 1 are symbolically an object 1 , For example, the stationary part of a multi-coordinate drive, as well as an object 2 , For example, the movable part of the multi-coordinate drive, shown, the latter being movable in a plane spanned by the coordinates X, Y level.

Diese Ebene sei in Form einer Bezugsfläche 3 gebildet, die in 1 der Zeichnungsebene entspricht. Der Gegenstand 2 liegt auf dieser Bezugsfläche 3 lose auf oder wird durch eine Führung oder durch Gegenkräfte in einem vorgegebenen Abstand zur Bezugsfläche 3 gehalten. Die Bewegung des Gegenstandes 2 über die Bezugsfläche 3 hinweg wird durch Kräfte ausgelöst, die beispielsweise von außen auf den Gegenstand 2 einwirken, etwa durch Verschiebung von Hand, durch Verschiebung mittels einer mechanischen Einrichtung oder durch Lorentzkräfte, die mit Hilfe von Induktoren generiert werden, die in den Gegenstand 2 integriert und dort der Einwirkung elektromagnetischer Felder unterworfen sind. Das Zustandekommen von solchen Kräften, die zur Bewegung des Gegenstandes 2 nutzbar sind, spielt im Zusammenhang mit der Erfindung eine untergeordnete Rolle und soll deshalb hier nicht näher erläutert werden.This plane is in the form of a reference surface 3 formed in 1 corresponds to the drawing plane. The object 2 lies on this reference surface 3 loosely or by a guide or by opposing forces at a predetermined distance to the reference surface 3 held. The movement of the object 2 over the reference surface 3 away is triggered by forces, for example, from the outside on the object 2 act, such as by manual displacement, by displacement by means of a mechanical device or by Lorentz forces generated by means of inductors, which in the object 2 integrated and there the one are subjected to electromagnetic fields. The emergence of such forces that contribute to the movement of the object 2 are usable, plays a minor role in connection with the invention and should therefore not be explained in detail here.

Aus 1 ist weiterhin ersichtlich, daß die Bezugsfläche 3 in ein Raster aus Orten Oa₁, Oa₂, Oa₃ ... Oa_n; Ob₁, Ob₂, Ob₃ ... Ob_n; Oc₁, Oc₂, Oc₃ ... Oc_n gegliedert ist, wobei eine Vielzahl dieser Orte über die gesamte Bezugsfläche 3 verteilt ist. Jeder dieser Orte ist über eine Steuerleitungen 5a, 5b, 5c mit den Ausgängen einer Steuerschaltung 6 verbunden, die ihrerseits über Anschlußleitungen 7a, 7b mit einer Spannungsquelle 8 in Verbindung steht.Out 1 is further apparent that the reference surface 3 into a grid of places Oa ₁ , Oa ₂ , Oa ₃ ... Oa _n ; Whether ₁ , Ob ₂ , Ob ₃ ... Ob _n ; Oc ₁ , Oc ₂ , Oc ₃ ... Oc _{n is} divided, with a plurality of these locations over the entire reference surface 3 is distributed. Each of these places is over a control lines 5a . 5b . 5c with the outputs of a control circuit 6 connected in turn via connecting lines 7a . 7b with a voltage source 8th communicates.

Jeder Ausgang der Steuerschaltung 6 entspricht einer Phase des hier wirksamen elektrischen Systems. Auf der Bezugsfläche 3 bilden benachbarte Orte, die an unterschiedliche Ausgänge der Steuerschaltung 6 bzw. an unterschiedliche Phasen angeschlossen sind, wie zum Beispiel die Orte Oa₁, Ob₁ und Oc₁, eine Gruppe.Each output of the control circuit 6 corresponds to one phase of the electrical system effective here. On the reference surface 3 form adjacent locations that are connected to different outputs of the control circuit 6 or are connected to different phases, such as the locations Oa ₁ , Ob ₁ and Oc ₁ , a group.

Alle Orte, die an demselben Ausgang bzw, an derselben Phase angeschlossen sind, bilden einen Strang. So bilden die Orte Oa₁, Oa₂, Oa₃ ... Oa_n einen Strang a, die Orte Ob₁, Ob₂, Ob₃ ... Ob_n Strang b und die Orte Oc₁, Oc₂, Oc₃ ... Oc_n einen Strang c. Die Anzahl der Phasen und der Stränge stimmt überein.All places that are connected to the same exit or phase form one strand. Thus the places Oa ₁ , Oa ₂ , Oa ₃ ... Oa _{n form} a strand a, the places Ob ₁ , Ob ₂ , Ob ₃ ... Ob _n strand b and the places Oc ₁ , Oc ₂ , Oc ₃ . .. Oc _n a strand c. The number of phases and strands are the same.

2 zeigt einen Ausschnitt aus 1 . Hier ist der Gegenstand 1 mit der Bezugsfläche 3 perspektivisch gezeichnet, und es sind der Übersichtlichkeit halber lediglich drei Orte Oa, Ob und Oc auf der Bezugsfläche 3 dargestellt. Der Gegenstand 2, der relativ zu Gegenstand 1 beweglich ist, ist ebenfalls der Übersichtlichkeit halber über der Bezugsfläche 3 schwebend dargestellt, liegt jedoch wie bereits beschrieben beim Betreiben der Anordnung auf der Bezugsfläche 3 auf. 2 shows a section 1 , Here is the object 1 with the reference surface 3 In perspective, only three locations Oa, Ob and Oc on the reference surface are shown for the sake of clarity 3 shown. The object 2 that is relative to object 1 is movable, is also the sake of clarity over the reference surface 3 however, as previously described, when operating the assembly is located on the reference surface 3 on.

Jeder der Orte Oa, Ob und Oc in 2 ist gesondert über eine Steuerleitung 5a, 5b oder 5c mit der Steuerschaltung 6 verbunden. Die Steuerschaltung 6 ist lediglich im Prinzip dargestellt, das der nachfolgenden Erläuterung der Ansteuerung der Orte mit einem elektrischen Potential dienen soll.Each of the places Oa, Ob and Oc in 2 is separate via a control line 5a . 5b or 5c with the control circuit 6 connected. The control circuit 6 is merely shown in principle, which is to serve the following explanation of the control of the locations with an electrical potential.

In der Steuerschaltung 6 nach 2 sind drei Schalter S1, S2 und S3 zu erkennen. Bei der hier gewählten Schalterstellung sorgt die über die Anschlußleitungen 7a, 7b an die Steuerschaltung 6 gelegte Spannung dafür, daß an den Orten Oa und Ob ein elektri sches Potential anliegt, infolge dessen durch die Bezugsfläche 3, die als flächenhafter elektrischer Leiter ausgebildet ist, ein Strom fließt, der über der Bezugsfläche 3 ein elektro-magnetisches Feld hervorruft.In the control circuit 6 to 2 three switches S1, S2 and S3 can be seen. At the switch position selected here, it provides the connection lines 7a . 7b to the control circuit 6 voltage applied that at the locations Oa and Ob an electrical cal potential is applied, as a result of the reference surface 3 , which is formed as a planar electrical conductor, a current flows, the above the reference surface 3 produces an electromagnetic field.

Befindet sich der Gegenstand 2 beispielsweise in dieser Position auf der Bezugsfläche 3, so wird ein ihm zugeordneter Energiewandler, dessen Funktion weiter unten näher erläutert wird, durch das über der Bezugsfläche 3 ausgebildete elektro-magnetische Feld beeinflußt.Is the object located? 2 for example, in this position on the reference surface 3 , an energy converter assigned to it, whose function will be explained in more detail below, is replaced by the one above the reference surface 3 trained electromagnetic field affected.

Das Ergebnis der in 2 beispielhaft dargestellten Schalterstellung im Hinblick auf die Potentiale an den Ausgängen der Steuerschaltung 6 und damit an den Steuerleitungen 5a, 5b, 5c läßt sich mit „1,0,-" charakterisieren, was bedeutet, daß an der mit Schalter S1 verbundenen Steuerleitung 5a ein Potential anliegt, das dem über die Anschlußleitungen 7a und 7b zugeführten Versorgungsspannung entspricht, an der mit Schalter S2 verbundenen Steuerleitung 5b das Potential „null" der Anschlußleitung 7b anliegt („0") und die mit Schalter 53 verbundene Steuerleitung 5c spannungsfrei („-") geschaltet ist.The result of in 2 illustrated switch position with respect to the potentials at the outputs of the control circuit 6 and thus on the control lines 5a . 5b . 5c can be characterized as "1.0, -", which means that at the control line connected to switch S1 5a a potential is applied to the over the connecting lines 7a and 7b supplied supply voltage corresponds to the control line connected to switch S2 5b the potential "zero" of the connection line 7b is present ("0") and the with switch 53 connected control line 5c de-energized ("-") is switched.

Mit der Änderung der Schalterstellungen von S1, S2 und S3 können gewünschte Potentiale an die Ausgänge der Steuerschaltung 6 gelegt werden, wie etwa „1,0,-" oder „– ,0,1" oder „0,–,1", die dann vermittels der Steuerleitungen 5a, 5b und 5c an den Orten Oa, Ob, Oc entsprechend anliegen.With the change of the switch positions of S1, S2 and S3 can desired potentials to the outputs of the control circuit 6 are placed, such as "1.0, -" or "-, 0.1" or "0, -, 1", which then by means of the control lines 5a . 5b and 5c in the places Oa, Ob, Oc suitably.

Wie bereits dargelegt, ist die Bezugsfläche 3 mit einem Raster aus Orten Oa₁, Oa₂, Oa₃ ... Oa_n; Ob₁, Ob₂, Ob₃ ... Ob_n; Oc₁, Oc₂, Oc₃ ... Oc_n überzogen, wobei jeweils drei einander benachbarte Orte in der aus 2 ersichtlichen Weise mit der Steuerschaltung 6 verbunden sind. Bei der in 2 gewählten Stellung der Schalter S1, S2 und S3 liegt demzufolge an allen Orten Oa₁, Oa₂, Oa₃ ... Oa_n und Ob₁, Ob₂, Ob₃ ... Ob_n ein elektrisches Potential an und es bilden sich in der Bezugsfläche 3 Strompfade aus, wie sie auszugsweise und vereinfacht als Geraden in 3 dargestellt sind.As already stated, the reference surface is 3 with a grid of places Oa ₁ , Oa ₂ , Oa ₃ ... Oa _n ; Whether ₁ , Ob ₂ , Ob ₃ ... Ob _n ; Oc ₁ , Oc ₂ , Oc ₃ ... Oc _n coated, each with three adjacent locations in the 2 apparent manner with the control circuit 6 are connected. At the in 2 Selected position of the switches S1, S2 and S3 is therefore at all locations Oa ₁ , Oa ₂ , Oa ₃ ... Oa _n and Ob ₁ , Ob ₂ , Ob ₃ ... Ob _n an electric potential and it is formed in the reference surface 3 Rungs made as it extracts and simplifies as a straight line in 3 are shown.

Wechseln die Schalterstellungen von S1, S2 und S3, so bilden sich über die Bezugsfläche 3 verteilt zunächst zwischen den Orten Oa und Ob, dann zwischen den Orten Ob und Oc und schließlich zwischen den Orten Oc und Oa die elektro-magnetischen Felder aus. Diese Ansteuerung wird in einem vorgegebenen Takt wiederholt.If the switch positions of S1, S2 and S3 change, they form over the reference surface 3 first distributes between the places Oa and Ob, then between the places Ob and Oc and finally between the places Oc and Oa the electro-magnetic fields. This activation is repeated in a predetermined cycle.

Der Gegenstand 2 befindet sich auf der Bezugsfläche 3 also stets in einer durch die beaufschlagten Orte Oa, Ob bzw. Oc definierten Position. Es werden durch den in den Gegenstand 2 integrierten magneto-elektrischen Energiewandler dieser Position zugeordnete magnetische Felder registriert und dadurch ein Meßsignal erzeugt, das am Ausgang des Energiewandlers zur Weiterverarbeitung bereit steht.The object 2 is on the reference surface 3 So always in a defined by the impacted locations Oa, Ob or Oc position. It will be through the in the object 2 Integrated magneto-electric energy converter registered this position associated magnetic fields and thereby generates a measurement signal that is ready for further processing at the output of the energy converter.

Wird der Gegenstand 2 über die Bezugsfläche 3 hinweg bewegt, so gibt der Energiewandler von Messung zu Messung Signale ab, die je nach Bewegungsrichtung und Bewegungsgeschwindigkeit magnetischen Feldern an unterschiedlichen, jedoch anhand der jeweils beaufschlagten Orte Oa₁, Oa₂, Oa₃ ... Oa_n; Ob₁, Ob₂, Ob₃ ... Ob_n; Oc₁, Oc₂, Oc₃ ... Oc_n definierten Positionen der Bezugsfläche 3 zugeordnet sind.Becomes the object 2 over the reference surface 3 Moves away, so the energy converter from measurement to measurement signals from, depending on the direction of movement and movement speed magnetic fields at different, but on the basis of the respective applied locations Oa ₁ , Oa ₂ , Oa ₃ ... Oa _n ; Whether ₁ , Ob ₂ , Ob ₃ ... Ob _n ; Oc ₁ , Oc ₂ , Oc ₃ ... Oc _n defined positions of the reference surface 3 assigned.

Mit der Verknüpfung der zu einem bestimmten Zeitpunkt gemessenen Signale mit den Positionen der zu diesem Zeitpunkt angesteuerten Orte Oa₁, Oa₂, Oa₃ ... Oa_n; Ob₁, Ob₂, Ob₃ ... Ob_n; Oc₁, Oc₂, Oc₃ ... Oc_n werden die Koordinaten X, Y bestimmt, bei denen sich der Gegenstand 2 zum Zeitpunkt der Messung befindet.With the combination of the measured signals at a given time with the positions of the driven at this time places Oa ₁ Oa _2, ₃ Oa Oa ... _n; Whether ₁ , Ob ₂ , Ob ₃ ... Ob _n ; Oc ₁ , Oc ₂ , Oc ₃ ... Oc _n , the coordinates X, Y at which the object 2 is located at the time of the measurement are determined.

Da die Koordinaten X, Y aller in der Bezugsfläche 3 ansteuerbaren Orte in einer Auswerteeinrichtung 10, die nachfolgend anhand 4 näher erläutert wird, gespeichert sind, können so die Positionen des Gegenstandes 2 auf der Bezugsfläche 3 lokalisiert werden.Since the coordinates X, Y are all in the reference plane 3 controllable locations in an evaluation device 10 , which are described below 4 are explained in more detail, are stored, so can the positions of the object 2 on the reference surface 3 be located.

In dem Schaltbild nach 4 ist der Signalfluß zwischen der Steuerschaltung 6, der Auswerteeinrichtung 10 und einem Gegenstand 2, in den ein Energiewandler integriert ist, dargestellt. Die Steuerschaltung 6 sollte, um kurze Leitungswege zu erzielen, möglichst nahe an der Bezugsfläche 3 angeordnet sein.In the diagram after 4 is the signal flow between the control circuit 6 , the evaluation device 10 and an object 2 , in which an energy converter is integrated, shown. The control circuit 6 should be as close to the reference surface as possible in order to achieve short cable paths 3 be arranged.

Beim Betreiben der Anordnung wird mit der von der Spannungsquelle 8 versorgten Steuerschaltung 6 in der bereits beschriebenen Weise die Einprägung bestimmter Ströme in vorgegebener zeitlicher Folge in die elektrisch leitend ausgebildete Bezugsfläche 3 veranlaßt. Dabei werden durch zyklische Änderung der Schalterstellungen von S1, S2 und S3 die mit der Steuerschaltung 6 verbundenen Orte Oa, Ob, Oc, die jeweils n-fach auf der Bezugsfläche 3 vorhanden sind, sich stets wiederholend mit einem Potential beaufschlagt.When operating the arrangement is with that of the voltage source 8th supplied control circuit 6 in the manner already described the impression of certain currents in a predetermined time sequence in the electrically conductive reference surface 3 causes. By cyclically changing the switch positions of S1, S2 and S3 with the control circuit 6 connected locations Oa, Ob, Oc, each n-fold on the reference surface 3 are present, always subjected to repetitive with a potential.

Der Gegenstand 2, für den die Koordinaten X, Y auf der Bezugsfläche 3 zu bestimmen sind, befindet sich stets in einer Position über der Bezugsfläche 3, in welcher der ihm zugeordnete Energiewandler mit dem über der Bezugsfläche 3 ausgebildeten magnetischen Feld in Wechselwirkung W tritt.The object 2 for which the coordinates X, Y on the reference surface 3 are always located in a position above the reference surface 3 in which the energy converter assigned to it has the one above the reference surface 3 formed magnetic field in interaction W occurs.

Dabei erfaßt der Energiewandler die Komponenten des Feldes getrennt für die x-Koordinate I_x und die y-Koordinate I_y. Es sei vereinbart, daß beispielsweise das Vorzeichen des Meßsignals positiv (+) ist, wenn die Richtung des Stromes bezüglich der x-Achse in die Koordinatenrichtung X zeigt, und das Vorzeichen des Meßsignals negativ (–) ist, wenn der Strom entgegengesetzt gerichtet ist. Dies gilt in analoger Weise für die Richtung des Stromes bezüglich der Koordinatenrichtung Y.In this case, the energy converter detects the components of the field separately for the x-coordinate I _x and the y-coordinate I _y . It is to be understood that, for example, the sign of the measurement signal is positive (+) when the direction of the current with respect to the x-axis is in the coordinate direction X, and the sign of the measurement signal is negative (-) when the current is oppositely directed. This applies analogously to the direction of the current with respect to the coordinate direction Y.

Der Energiewandler, mit dem der Gegenstand 2 ausgestattet ist, gibt demzufolge

– ein Signal I_x mit dem Vorzeichen „+" ab, wenn auf der Bezugsfläche 3 unter dem Gegenstand 2 ein Strom oder eine Komponente des Stromes in Richtung der X-Achse fließt,
– ein Signal I_x mit dem Vorzeichen „–" ab, wenn auf der Bezugsfläche 3 unter dem Gegenstand 2 ein Strom oder eine Komponente des Stromes entgegen der Richtung der X-Achse fließt,
– ein Signal I_y mit dem Vorzeichen „+" ab, wenn auf der Bezugsfläche 3 unter dem Gegenstand 2 ein Strom oder eine Komponente des Stromes in Richtung der Y-Achse fließt,
– ein Signal I_y mit dem Vorzeichen „–" ab, wenn auf der Bezugsfläche 3 unter dem Gegenstand 2 ein Strom oder eine Komponente des Stromes entgegen der Richtung der Y-Achse fließt,
– ein Signal 0 ab, wenn auf der Bezugsfläche 3 unter dem Gegenstand 2 kein Strom bzw. keine Komponente des Stromes fließt oder der Betrag des Stromes einen vorgegebenen Wert unterschreitet.

The energy converter with whom the object 2 Accordingly, there is

- A signal I _x with the sign "+" from when on the reference surface 3 under the object 2 a current or a component of the current flows in the direction of the X-axis,
- A signal I _x with the sign "-" from when on the reference surface 3 under the object 2 a current or a component of the current flows in the direction of the X-axis,
- A signal I _y with the sign "+" from when on the reference surface 3 under the object 2 a current or a component of the current flows in the direction of the Y-axis,
- a signal I _y with the sign "-" from when on the reference surface 3 under the object 2 a current or a component of the current flows opposite to the direction of the Y-axis,
A signal 0 off when on the reference surface 3 under the object 2 no current or no component of the current flows or the amount of current falls below a predetermined value.

An einer Vergleichseinheit 9, die Bestandteil der Auswerteeinrichtung 10 ist, liegen Informationen zur aktuellen Schalterstellung von S1, S2 und S3 in der Steuerschaltung 6 und damit Informationen darüber an, zwischen welchen der jeweils in der Anzahl n vorhandenen Orte Oa, Ob, Oc, deren Positionen auf der Bezugsfläche 3 definiert sind, sich das Feld ausbildet und damit eine bestimmte Wechselwirkung W eintritt.At a comparison unit 9 , which are part of the evaluation device 10 is, lie information about the current switch position of S1, S2 and S3 in the control circuit 6 and thus information about, between which of the respective number n places Oa, Ob, Oc, their positions on the reference surface 3 are defined, the field is formed and thus a certain interaction W occurs.

Der Vergleichseinheit 9 werden nun die Meßsignale zugeführt, die der Energiewandler des Gegenstandes 2 abgibt. Aus der Verknüpfung dieser Informationen wird in der Vergleichseinheit 9 der Strompfad bestimmt, über dem sich der Energiewandler bzw. der Gegenstand 2 befindet.The comparison unit 9 Now, the measuring signals are supplied to the energy converter of the object 2 emits. From the linkage of this information is in the comparison unit 9 the current path determines, over which the energy converter or the object 2 located.

Die Information über diesen Strompfad wird in einer Speicherschaltung 11, die ebenfalls Bestandteil der Auswerteeinrichtung 10 ist, abgespeichert. Bei einer zweiten, zeitlich nachfolgenden Erfassung der von dem Energiewandler kommenden Signale wird diese Information an eine Speicherschaltung 12 weitergegeben, während die Information über den nun aktuellen Strompfad wiederum in der Speicherschaltung 11 abgelegt wird.The information about this rung is in a memory circuit 11 , which are also part of the evaluation device 10 is stored. In a second, temporally subsequent detection of the signals coming from the energy converter this information is sent to a memory circuit 12 passed while the information about the now current rung again turn in the memory circuit 11 is filed.

Die Informationen aus den Speicherschaltungen 11 und 12 werden einem Zähler 13 zugeführt, mit welchem festgestellt wird, ob sich der Gegenstand 2 im Zeitraum zwischen zwei Messungen von dem in der Speicherschaltung 12 gespeicherten Strompfad zu einem anderen, nun in der Speicherschaltung 11 abgelegten Strompfad bewegt hat, oder ob die in den Speicherschaltungen 11 und 12 abgelegten Strompfade identisch sind und sich somit die Position des Gegenstands 2 nicht verändert hat.The information from the memory circuits 11 and 12 become a counter 13 fed, with which it is determined whether the object 2 in the period between two measurements of the one in the memory circuit 12 stored rung to another, now in memory circuit 11 moved path, or whether in the memory circuits 11 and 12 stored rungs are identical and thus the position of the object 2 did not change.

Im Ergebnis liegen am Ausgang 14 der Auswerteeinrichtung 10 Informationen an, in welchen Koordinaten X, Y sich der Gegenstand 2 während einer jeden Messung befindet.The result is at the exit 14 the evaluation device 10 Information on, in which coordinates X, Y, the object 2 during each measurement.

Erreicht wird dies beispielsweise, wenn der Zähler 13 als mehrdimensionaler Zähler ausgebildet ist, der sowohl in der Koordinatenrichtung X als auch in der Koordinatenrichtung Y Inkremente zählt, die den Abständen der Schwerpunkte der Strompfade entsprechen, und diese von Messung zu Messung festhält. Beispielsweise wird mit jeder Positionsänderung des Gegenstandes 2 von einem Strompfad zu einem anderen Strompfad ein entsprechendes Inkrement gezählt.This is achieved, for example, when the counter 13 is formed as a multi-dimensional counter that counts in both the coordinate direction X and in the coordinate direction Y increments corresponding to the distances of the centers of the current paths, and this holds from measurement to measurement. For example, with every change in position of the object 2 counted from one rung to another rung a corresponding increment.

Welche Abstände von Schwerpunkt zu Schwerpunkt in den beiden Koordinatenrichtungen X und Y als Inkremente dieser Zählung zugrunde zu legen sind, ist für das hier beschriebene Ausführungsbeispiel aus 5 ersichtlich. Hier sind die Bereiche der Bezugsfläche 3, in denen ein Strom fließt bzw. fließen kann, in Form von rhombenförmigen Strompfaden dargestellt. Der Schwerpunkt eines jeden so dargestellten Strompfa des liegt jeweils im Mittelpunkt des Rhombus. In 5 ist für jeden dieser Strompfade bc, cb, ba usw. der Schwerpunkt als kleiner Kreis in der Mitte des jeweiligen Rhombus angedeutet.Which distances from center of gravity to center of gravity in the two coordinate directions X and Y are to be taken as increments of this count is for the embodiment described here 5 seen. Here are the areas of the reference surface 3 , in which a current can flow or flow, represented in the form of rhombic current paths. The focus of each Strompfa so represented is in each case in the center of the rhombus. In 5 For each of these current paths bc, cb, ba, etc., the center of gravity is indicated as a small circle in the middle of the respective rhombus.

Es sei vereinbart, daß beispielsweise jeweils der Abstand s zwischen zwei Orten Oa, Ob bzw. Oc in Richtung der Koordinate X ein Zählinkrement bildet. Sind die Orte Oa, Ob, Oc einer Gruppe auf der Bezugsfläche 3 so verteilt, daß sie jeweils an den Scheiteln eines gleichseitigen Dreiecks positioniert sind, so beträgt ihr Abstand in der Koordinatenrichtung Y (√3/2)·s Zählinkremente.It is agreed that, for example, the distance s between two locations Oa, Ob or Oc in the direction of the coordinate X forms a Zählinkrement. Are the places Oa, Ob, Oc of a group on the reference surface 3 distributed so that they are respectively positioned at the vertices of an equilateral triangle, so their distance in the coordinate direction Y (√3 / 2) · s counting increments.

Zur weiteren Erläuterung zeigt 6 in vereinfachter Weise den Zusammenhang von momentaner Schalterstellung S1, S2 und S3 in der Steuerschaltung 6 einerseits und den vom Energiewandler abgegebenen Signalen andererseits für Strompfade, in denen aufgrund dieser Schalterstellung ein Strom fließt.For further explanation shows 6 in a simplified way the relationship of current switch position S1, S2 and S3 in the control circuit 6 on the one hand and the signals emitted by the energy converter on the other hand for current paths in which a current flows due to this switch position.

Weiter oben wurde bereits dargelegt, in welcher Weise mit den Schalterstellungen von S1, S2 und S3 gewünschte Potentiale „1 ,0,–"; „–,0,1" und „0,–,1" an die Ausgänge der Steuerschaltung 6 gelegt werden. Die Angabe „1 ,0,–" bedeutet, daß

– an der Phase, die dem Schalter S1 zugeordnet ist, das Potential „1" anliegt, nämlich das über die Anschlußleitungen 7a und 7b (vgl. 2) der Steuerschaltung 6 zugeführte Potential,
– an der Phase, die dem Schalter S2 zugeordnet ist, das Potential „0" anliegt, nämlich das Potential der Anschlußleitung 7b, und
– die dem Schalter S3 zugeordnete Phase potentialfrei geschaltet ist („–").

It has already been explained above, in what manner with the switch positions of S1, S2 and S3 desired potentials "1, 0, -", "-, 0.1" and "0, -, 1" to the outputs of the control circuit 6 be placed. The statement "1, 0, -" means that

- At the phase which is associated with the switch S1, the potential "1" is applied, namely that via the leads 7a and 7b (see. 2 ) of the control circuit 6 supplied potential,
- At the phase which is associated with the switch S2, the potential "0" is applied, namely the potential of the connecting line 7b , and
- The phase assigned to the switch S3 is switched floating ("-").

Für die vom Energiewandler abgegebenen Meßsignale sollen die Vorzeichen „+" und „–" zur Kennzeichnung der Bewegungsrichtungen als vereinbart gelten. Für den Fall, daß das vom Energiewandler abgegebene Meßsignal „0" ist oder einen Referenzwert unterschreitet, soll ein Signal „0" registriert werden.For the of Energy converter emitted measurement signals should the signs "+" and "-" for identification the movement directions are agreed. In the event that of the Energy converter emitted measurement signal is "0" or a reference value falls below, a signal "0" should be registered.

In 6 sind die Meßsignale mit Vorzeichen „+" und „–" bzw. „0" angegeben, wie sie in Abhängigkeit von den Schalterstellungen von S1, S2, S3 bzw. von den jeweils an den Phasen anliegenden Potentialen „1 ,0,–"; „–,0,1 " und „0,–,1 " von dem Energiewandler in Zuordnung zu den Strompfaden ab, bc, ca usw. registriert werden.In 6 are the measured signals with signs "+" and "-" or "0" indicated, as they depend on the switch positions of S1, S2, S3 or of each of the phases applied to the potentials "1, 0, -";"-,0,1" and "0, -, 1" are registered by the energy converter in association with the current paths ab, bc, ca and so on.

Während ein Zyklus mit den verschiedenen Schalterstellungen bzw. Potentialen „1 ,0,–"; „–,0,1" und „0,–,1" durchläuft, ermittelt die Vergleichseinheit 9 aus dem Vergleich der vom Energiewandler abgegebenen Meßsignale mit den möglichen (unbeeinflußten) Meßsignalen den Strompfad, über dem sich der Energiewandler zum Zeitpunkt der Messung befindet.While a cycle passes through the various switch positions or potentials "1, 0, -", "-", "0.1" and "0, -, 1", the comparison unit determines 9 from the comparison of the output from the energy converter measurement signals with the possible (unaffected) measurement signals the current path through which the energy converter is at the time of measurement.

Die Strompfade sind jeweils mit zwei Buchstaben bezeichnet. So ist beispielsweise der Strompfad „ab" jeweils zwischen zwei Orten Oa und Ob ausgebildet, der Strompfad „cb" jeweils zwischen zwei Orten Oc und Ob usw. Wie aus 6 ersichtlich, ist die Bezeichnung der Strompfade so gewählt, daß der erste Buchstabe einen Ort mit einer Koordinate angibt, deren x-Wert kleiner ist als der x-Wert des mit dem jeweils zweiten Buchstaben angegebenen Ortes. Weiterhin erhält der zweite Buchstabe einen Unterstrich, wenn der durch ihn bezeichnete Ort einen kleineren y-Wert hat als der mit dem ersten Buchstaben angegebene Ort.The rungs are each labeled with two letters. For example, the current path "ab" is respectively formed between two locations Oa and Ob, the current path "cb" in each case between two locations Oc and Ob, etc. As out 6 As can be seen, the designation of the current paths is selected so that the first letter indicates a location with a coordinate whose x value is smaller than the x value of the location indicated by the second letter. Furthermore, the second letter is given an underscore if the place designated by it has a smaller y-value than the place indicated by the first letter.

In 7 sind die Zählinkremente aufgelistet, die man erhält, wenn sich der Gegenstand 2 während einer ersten Messung an der Position des Strompfades „ab" und bei der nächsten Messung an der Position eines der Strompfade „bc", „ba" ... „ba" befindet.In 7 are the count increments that you get when the item is 2 during a first measurement at the position of the current path "down" and at the next measurement at the position of one of the current paths "bc", "ba" ... "ba".

Bei einem angenommenen Positionswechsel vom Strompfad „ab" zum benachbarten Strompfad „bc" würden sich „s" Zählinkremente für die Koordinatenrichtung X und „0" Zählinkremente für die Koordinatenrichtung Y ergeben. Bei einem Positionswechsel vom Strompfad „ab" zum Strompfad „ba" dagegen würden für die Koordinatenrichtung X ¾·s und für die Koordinatenrichtung Y (√3/4)·s Inkremente gezählt.Assuming a position change from the current path "down" to the adjacent current path "bc", "s" counting increments for the coordinate direction X and "0" counting increments for the coordinate direction Y would result. In the case of a change of position from the current path "down" to the current path "ba", on the other hand, for the coordinate direction X ¾ · s and for the coordinate direction Y (√ 3 / 4) · s increments counted.

Aus 7 ist zu erkennen, daß es bei dem hier beispielhaft gewählten System mit drei Phasen zwei angrenzende Strompfade „ba" und „ba" gibt, die in ihrer Richtungszuordnung zu dem Strompfad „ab" nicht eindeutig sind. Dies kann durch die Wahl einer höheren Phasenzahl oder auch durch eine Erweiterung des Energiewandlers umgangen werden.Out 7 It can be seen that there are two adjacent current paths "ba" and "ba" in the three-phase system exemplified here which are not unique in their directional assignment to the current path "down." This can be done by selecting a higher phase number or be bypassed by an extension of the energy converter.

In 8 ist ein Ausführungsbeispiel für einen einem Gegenstand 2 zugeordneten Energiewandler dargestellt. Dieser besteht aus vier Induktoren 15 bis 18, von deren die Induktoren 15 und 16 den sich über der Bezugsfläche 3 in der Koordinatenrichtung X wirkenden Komponenten des magnetischen Feldes und die Induktoren 17 und 18 den in der Koordinatenrichtung Y wirkenden Komponenten des magnetischen Feldes zugeordnet sind.In 8th is an embodiment of an object 2 assigned energy converter shown. This consists of four inductors 15 to 18 from which the inductors 15 and 16 extending above the reference surface 3 in the coordinate direction X acting components of the magnetic field and the inductors 17 and 18 are assigned to the acting in the coordinate direction Y components of the magnetic field.

Wie in 9 dargestellt, entstehen Komponenten des magnetischen Feldes in der Koordinatenrichtung Y, wenn der elektrische Strom in der Bezugsfläche 3 (in 9 nicht dargestellt) unter den Wandlern Komponenten in der Koordinatenrichtung X aufweist und umgekehrt. 9 zeigt, wie ein Strom, der in der Koordinatenrichtung X fließt ein magnetisches Feld erzeugt. Dieses Feld ist symbolisiert durch eine Feldlinie, die sich in der Ebene senkrecht zu diesem Strom schließt.As in 9 shown, components of the magnetic field in the coordinate direction Y, when the electric current in the reference surface 3 (in 9 not shown) among the transducers components in the coordinate direction X and vice versa. 9 shows how a current flowing in the coordinate direction X generates a magnetic field. This field is symbolized by a field line that closes in the plane perpendicular to this stream.

Das Feld verläuft durch die Wandler, die dadurch in den Koordinatenrichtungen X, Y mit dem magnetischen Feld verkoppelt sind. Die Wandler 15 und 16 geben also Signale I_y und die Wandler 17 und 18 Signale I_x ab.The field passes through the transducers, which are thereby coupled in the coordinate directions X, Y with the magnetic field. The transducers 15 and 16 So give signals I _y and the converter 17 and 18 Signals I _x off.

Die Induktoren 15 bis 18 sind in jeder der beiden Richtungen X, Y in einem Abstand von s/2 zueinander angeordnet. Somit ist bei der Bewegung des Gegenstandes 2 eine eindeutige Zuordnung im Hinblick auf den Übergang von einem Strompfad zu einem nächsten Strompfad möglich. Außerdem ist damit gewährleistet, daß immer mindestens einer der Induktoren 15 oder 16 ein Signal für die Koordinatenrichtung X und einer der Induktoren 17 oder 18 ein Signal für die Koordinatenrichtung Y liefert und auch ein Signal für die Orientierung φ des Gegenstandes 2, d.h. für seine Verdrehung um die Senkrechte auf die Bezugsfläche 1, verfügbar ist, und zwar auch immer dann, wenn sich einer der Induktoren 15 bis 18 genau über einem der Orte Oa, Ob oder Oc befindet.The inductors 15 to 18 are arranged in each of the two directions X, Y at a distance of s / 2 to each other. Thus, in the movement of the object 2 a unique assignment with regard to the transition from a current path to a next current path possible. In addition, this ensures that always at least one of the inductors 15 or 16 a signal for the coordinate direction X and one of the inductors 17 or 18 provides a signal for the coordinate direction Y and also a signal for the orientation φ of the object 2 , ie for its rotation about the vertical to the reference surface 1 , is always available, even if one of the inductors 15 to 18 located exactly above one of the places Oa, Ob or Oc.

Außerdem besteht ein wesentlicher Vorteil dieser Ausgestaltung des Energiewandlers darin, daß vier Signale, von denen jeweils eines von einem der Induktoren 15 bis 18 kommt, der Auswerteeinrichtung 10 zugeführt und dort mit den übrigen Informationen verknüpft werden können, wodurch eine gute Auswertegenauigkeit gegeben ist. Denkbar ist es weiterhin, die Größe der Signale zu bestimmen und mittels Interpolation auf die Position der einzelnen Induktoren 15 bis 18 innerhalb der einzelnen Strompfade zu schließen, was die Auswertegenauigkeit nochmals erhöht.In addition, a significant advantage of this embodiment of the energy converter is that four signals, one of each of which one of the inductors 15 to 18 comes, the evaluation 10 fed and can be linked there with the rest of information, whereby a good evaluation accuracy is given. It is also conceivable to determine the size of the signals and by means of interpolation to the position of the individual inductors 15 to 18 within the individual current paths, which further increases the evaluation accuracy.

In 9 ist weiterhin einer der Induktoren im Detail dargestellt. Er besitzt neben einer Spule 19 einen Kern 20, der aus einem magnetisch leitfähigen Material besteht, so daß sich die energetische Kopplung mit der Bezugsfläche 3 erhöht.In 9 Furthermore, one of the inductors is shown in detail. He owns beside a coil 19 a core 20 , which consists of a magnetically conductive material, so that the energetic coupling with the reference surface 3 elevated.

Fließt ein elektrischer Strom in Koordinatenrichtung X durch die Bezugsfläche 3, so durchsetzt dessen magnetisches Feld die Spule 19 und den Kern 20 des betreffenden Induktors, und mit jeder Änderung des magnetischen Feldes werden Spannungen in der Spule 19 induziert, die, wie bereits dargelegt, als Meßsignale erfaßt und ausgewertet werden.An electric current flows in the coordinate direction X through the reference surface 3 , so its magnetic field penetrates the coil 19 and the core 20 of the inductor in question, and with each change in the magnetic field voltages in the coil 19 which, as already explained, are detected and evaluated as measuring signals.

An dem bewegten Gegenstand 2 können weitere Wandler in einem vorgegebenen Abstand angeordnet sein, mit denen ebenfalls die Positionen X, Y bestimmt werden. Aus der Zuordnung dieser Positionen bzw. deren Änderungen sowie dem Abstand zwischen den Sensoren kann die Orientierung φ des Gegenstandes 2 ermittelt werden.On the moving object 2 Further converters can be arranged at a predetermined distance, with which also the positions X, Y are determined. From the assignment of these positions or their changes and the distance between the sensors, the orientation φ of the object 2 be determined.

10 zeigt eine Möglichkeit der Ausführung des stationären Gegenstandes 1. Hierbei ist die Bezugsfläche 3 an der Oberseite einer ersten dünnen, elektrisch leitfähigen Platte 21 ausgebildet. Unmittelbar unter der Platte 21 ist vorteilhaft eine weitere, jedoch magnetisch leitende Platte 22 angeordnet. Die Steuerleitungen 5a, 5b, 5c sind vorteilhaft in den verschiedenen leitenden Schichten 23a, 23b, 23c einer Mehrebenenleiterplatte zwischen den Isolierschichten 25 untergebracht. Die leitenden Verbindungen zwischen jeweils einer leitenden Schicht 23a, 23b, 23c und einem der Orte Oa₁, Oa₂, Oa₃ ... Oa_n; Ob₁, Ob₂, Ob₃ ... Ob_n; Oc₁, Oc₂, Oc₃ ... Oc_n in der Bezugsfläche 3 sind mittels Durchkontaktierungen 24 hergestellt. 10 shows a possibility of execution of the stationary object 1 , Here is the reference surface 3 at the top of a first thin, electrically conductive plate 21 educated. Immediately under the plate 21 is advantageous another, but magnetically conductive plate 22 arranged. The control lines 5a . 5b . 5c are beneficial in the different conductive layers 23a . 23b . 23c a multi-level printed circuit board between the insulating layers 25 accommodated. The conductive connections between each one conductive layer 23a . 23b . 23c and one of the places Oa ₁ , Oa ₂ , Oa ₃ ... Oa _n ; Whether ₁ , Ob ₂ , Ob ₃ ... Ob _n ; Oc ₁ , Oc ₂ , Oc ₃ ... Oc _n in the reference surface 3 are by means of vias 24 produced.

11: stationärer Gegenstandstationary object
22: beweglicher GegenstandPortable object
33: Bezugsflächereference surface
5a, 5b, 5c5a, 5b, 5c: Steuerleitungencontrol lines
66: Steuerschaltungcontrol circuit
7a, 7b7a, 7b: Anschlußleitungenleads
88th: Spannungsquellevoltage source
99: Vergleichseinheitcomparing unit
1010: Auswerteeinrichtungevaluation
1111: Speicherschaltungmemory circuit
1212: Speicherschaltungmemory circuit
1313: mehrdimensionaler Zählermultidimensional counter
1414: Ausgangoutput
15 bis 1815 to 18: Induktoreninducers
1919: SpuleKitchen sink
2020: Kerncore
2121: elektrisch leitende Platteelectrical conductive plate
2222: magnetisch leitende Plattemagnetic conductive plate
2323: MehrebenenleiterplatteMultilayer PCB
23a, 23b, 23c23a, 23b, 23c: leitende Schichtensenior layers
2424: Durchkontaktierungenvias
2525: Isolierschichteninsulating
Oa, Ob, OcOa, Whether, Oc: Orteplaces
S1, S2, S3S1, S2, S3: Schalterswitch
ab, bc, ca ...from, bc, about ...: Strompfaderungs
WW: Wechselwirkunginteraction

Claims

Measuring arrangement for determining the current position, the orientation and / or the course of movement for at least one first, movable object ( 2 ) relative to a second, stationary object ( 1 ), wherein the objects interact with each other via energy fields, and wherein - at the stationary object ( 1 ) a reference surface extended in the coordinates X, Y ( 3 ) for the movable object ( 2 ), - a grid of predetermined locations of the reference surface ( 3 ) via a control circuit ( 6 ) with a voltage source ( 8th ), - the locations by means of the control circuit ( 6 ) are subjected to varying in time sequence electrical potentials, so that form between adjacent places energetic, with respect to their propagation direction and strength changing fields, - the movable object ( 2 ) is equipped with energy converters that interact with the energetic fields, and - an evaluation device ( 10 ) provided with the control circuit ( 6 ) and the energy converters and with which - the influence of the energetic fields on the energy converters and / or - the influence of the energy converters on the fields is measured and - conclusions on the current position and / or the movement of the movable object ( 2 ) be won.

Arrangement according to Claim 1, characterized in that the control circuit ( 6 ) has at least three outputs, each output is associated with a phase of an energetic potential, each output is connected to one of several adjacent locations and the control takes place in zeitli chen change, so that in the temporal change between at least two of these places the spread energetic fields.

Arrangement according to claim 2, characterized in that the control circuit ( 6 ) has three outputs, each of the three outputs with one of three adjacent locations Oa, Ob, Oc In connection and spread due to the activation of the energetic fields in the temporal change between the locations Oa, Ob and Oc.

Arrangement according to claim 3, characterized in that the locations in a uniform grid over the reference surface ( 3 ) and each of the three adjacent locations Oa, Ob, Oc define the vertices of an equilateral triangle.

Arrangement according to claim 2, characterized that the Control circuit has four outputs, each of the four exits with one of four adjacent locations Oa, Ob, Oc, Od is connected and due to the activation of the energetic Fields in temporal change between the places Oa, Ob, Oc and Od spread.

Arrangement according to claim 3, characterized in that the locations in a uniform grid over the reference surface ( 3 ) are distributed and each of the four adjacent locations Oa, Ob, Oc, Od define the corner points of a rhombus.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the reference surface ( 3 ) consists of an electrically conductive material, preferably of copper.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the control lines ( 5a . 5b . 5c ) as different conductive layers ( 23a . 23b . 23c ) are formed of a multi-level printed circuit board and the conductive connections between the conductive layers ( 23a . 23b . 23c ) and in each case one of the locations Oa, Ob, Oc are made via plated-through holes.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Energy converter designed as a magneto-electric energy converter are and a magnetic portion of the energetic fields for data acquisition is being used.

Arrangement according to claim 9, characterized that the magnetoelectric Energy converters consist of four individual transducers that are orthogonal aligned with each other.

Arrangement according to claim 9, characterized in that each transducer consists of an inductor ( 15 . 16 . 17 . 18 ), each consisting of a coil ( 19 ) and advantageously also from a coil core made of ferrite or soft iron ( 20 ) is formed.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that distances between each two adjacent locations ranging from 5 mm to 50 mm.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that with each phase applied to the locations voltage in the range of 1 V and 10V is located.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that temporal changes in the sequential loading of the places with an electrical potential in the range of 0.05 ms to 0.1 ms is.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Influence of energetic fields to the energy converter is measured by means of Hall sensors or magnetoresistive sensors, under the influence of magnetic Fields a measuring voltage arises or changes the resistance of each sensor used.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the influence of the energetic fields on the energy converters is measured - by means of capacitive electrodes, under the influence of the energetic fields voltages arise at these electrodes, which are evaluated, or - by means of electrodes, the one electrically conductive contact to the reference surface ( 3 ), which are located on the reference surface ( 3 ) electrical potentials to be measured and evaluated.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the outputs of the control circuit ( 6 ) are connected to a measuring circuit, with which the rise times of the currents in the outputs are measured and used to determine the time periods in which build up the energy fields caused by the currents, and by comparing the periods in which fields on the one hand without and on the other hand build conclusions with the influence of an energy converter conclusions on the presence of an energy converter at the relevant locations and thus drawn to the position of the energy converter.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in the evaluation device that for a movable object ( 2 ) determined position values over a predetermined period of time to information about the course of the movement of the object ( 2 ).