Ideas para medir la posición 2D de un objeto restringido al plano XY

Estoy trabajando en un proyecto, y ha surgido un aspecto en el que me gustaría medir (rastrear continuamente) la posición X e Y de un objeto a través de un plano 2D. El objeto es movido por una persona, con el movimiento del objeto restringido al plano 2D (por lo que no hay desplazamiento del eje Z).

Restricciones:

• Me gustaría una resolución de posición medida de 1 mm, idealmente 0,5 mm o mejor.
• El espacio sobre el que se mueve el objeto es de 30 cm X 30 cm.
• Cualquier método de medición que use no debería restringir significativamente el movimiento del objeto.
• Además, suponga que el plano en el que se mueve el objeto es aire y NO una superficie sólida real (por razones específicas del proyecto que son difíciles de verbalizar).
• La buena noticia es: el objeto está completamente bien para modificarse según sea necesario (LED en la parte superior, o archivos adjuntos de cadena, o cualquier otra cosa).

¿Cuál podría ser un método para obtener ese tipo de resolución?

Estoy considerando varios enfoques, pero no sé si alguno de ellos cumplirá con el requisito de resolución. Como no hay muchas restricciones en mi sistema actual, estoy de acuerdo con una implementación compleja / voluminosa, siempre que sea lo suficientemente precisa.

Estas son algunas de mis ideas hasta ahora:

(1) Sensores de alcance basados ​​en infrarrojos (solo necesitan dos en realidad)

(2) Dos pinzas / micrómetros largos conectados desde el objeto a los lados

(3) Dos cuerdas, cada una conectada desde el objeto a una hoja de galga extensométrica que se dobla libremente

Idea 4: Esto te dará la mejor precisión. Necesitará lo siguiente:

• 2x diapositivas lineales de precisión.
• 2x codificadores lineales de precisión .
• 2x enlaces de metal.

Adjunte un codificador lineal a cada diapositiva lineal. Organice las dos diapositivas separadas 90º y adjunte el objeto a los controles deslizantes utilizando los enlaces. Los codificadores lineales como este se utilizan para aplicaciones de medición de precisión. Con este método, podría lograr fácilmente una resolución de 0.01 mm y una precisión de 0.1 mm, y probablemente lo hará mucho mejor que eso.

Idea 3: usar una cámara. No sé qué restricciones tiene sobre su objeto, pero si puede agregar un pequeño LED, entonces el seguimiento con una cámara puede ser un obstáculo.

Jennifer aquí tiene una gama de seguidores LED rojos. Perfecto para deslumbrar y confundir a tus amigos.

Sincronice el LED para que parpadee a tiempo con la velocidad de fotogramas de la cámara, de modo que obtenga una imagen con el LED encendido y otra con el LED apagado. Resta las imágenes, y localizar el LED dentro de la imagen es trivial.

Alternativamente, agregue un filtro IR a la cámara, LED IR alrededor de la lente y almacene un marcador retroreflectante en el objeto. Esto debería aparecer mucho más brillante que el objeto o sus alrededores.

Alex está modelando algunas cintas retro-reflectantes que su madre le hizo usar en su bolso.

Idea 1: Use dos potenciómetros de cuerda .

Ordénelos a unos 90º de distancia y a 1 m del cuadrado para que el objeto se mueva, puede medir la distancia entre el objeto y el bote. El puede usar algo de trigonometría para calcular la posición exacta. He visto esto hecho y funciona bien. ¿Puedes obtener la precisión? Debes hacer lo siguiente:

• Organice las macetas de tal manera que utilicen aproximadamente el 80% de su rango.
• Guarda las señales de los potes con seguidores de amplificador operacional (opamps de precisión de buena calidad).
• Utilice un ADC de 12 bits de buena calidad, con una PCB debidamente diseñada.
• Haga que el sistema sea mecánicamente sólido y rígido.
• Asegúrese de que las cuerdas emerjan de un pequeño agujero.

De esta manera, puede esperar alcanzar un rango de ADC de aproximadamente 3000 pasos. Esto le da una resolución de aproximadamente 0.1 mm. Ahora, para obtener la precisión. Deberá calibrar el sistema con cuidado. Mida con precisión la posición del objeto en varios lugares y correlacione esas lecturas con las mediciones. Esto podría darle fácilmente una precisión de 1 mm.

Idea 2: Use un sensor de ascensión . Estos le dan 6 grados de libertad (X, Y, Z, balanceo, cabeceo, guiñada) que es mucho más de lo que necesita y puede ser un poco costoso, pero es una solución lista para usar.

El sistema consta de un transmisor estacionario y un receptor en movimiento. El sistema puede indicarle la posición y orientación del receptor en relación con el transmisor.

La precisión se especifica en 1,4 mm, pero probablemente podría mejorar eso con una calibración cuidadosa.

Idea 5: bolígrafo digital y papel de puntos con dirección.

Puede obtener estos increíbles bolígrafos que pueden grabar todo lo que escribe en un sorteo. Los bolígrafos contienen una pequeña cámara que mira el papel mientras escribes. Sin embargo, en realidad no se ve la tinta que ha depositado, sino que se ve en un patrón de pequeños puntos en el papel. (Necesita comprar este papel especial, o puede imprimirlo).

Uno de estos sería fácilmente capaz de cumplir con sus especificaciones.

Hice un proyecto sobre esto, y el método sextante funciona bien, especialmente a corto alcance, pero tiene su punto ciego, por debajo de cierta distancia, no funcionará. Además, si tiene más fuentes de iluminación, será erróneo. La precisión de la medición es una función de la calidad de la cámara utilizada y la separación entre la cámara y la fuente de iluminación.

¡Espero que ayude!

lo que está describiendo es esencialmente una mesa o tableta digitalizadora.

Cuando trabajaba para un OEM de fotogrametría, nuestras mesas de digitalización tenían aproximadamente un metro cuadrado y luego (y posiblemente ahora) fueron utilizadas por cartógrafos, etc. Consistían en una mesa de vidrio con delgados alambres de cobre unidos a la parte posterior de la mesa en una formación de rejilla. ; y un dispositivo señalador (punto de mira) que contenía una bobina electromagnética.

Los circuitos lógicos enviarían impulsos eléctricos por los cables de cobre en los ejes X e Y; estos impulsos serían recogidos por la bobina y procesados ​​por contadores digitales para calcular la posición XY exacta del dispositivo señalador hasta centésimas de pulgada.

Si por alguna razón no pudieras usar un dispositivo señalador dentro de tu proyecto, puedes intentar conectar un pantógrafo.