Pomysły na pomiar położenia 2D obiektu ograniczonego do płaszczyzny XY

Pracuję nad projektem i pojawił się aspekt, w którym chciałbym zmierzyć (śledzić w sposób ciągły) pozycję X i Y obiektu na płaszczyźnie 2D. Obiekt jest przemieszczany przez osobę, przy czym ruch obiektu jest ograniczony do płaszczyzny 2D (więc nie ma przesunięcia w osi Z).

Ograniczenia:

• Chciałbym mierzyć rozdzielczość pozycji 1 mm, idealnie 0,5 mm lub lepszą.
• Przestrzeń, nad którą porusza się obiekt, wynosi 30 cm x 30 cm.
• Jakakolwiek metoda pomiaru, której używam, nie powinna znacząco ograniczać ruchu obiektu.
• Proszę również założyć, że płaszczyzną, na której porusza się obiekt, jest powietrze, a NIE rzeczywista stała powierzchnia (z powodów specyficznych dla projektu, które są trudne do zwerbalizowania).
• Dobra wiadomość jest taka: obiekt jest całkowicie OK, aby go zmodyfikować w razie potrzeby (dioda LED u góry, załączniki sznurkowe lub cokolwiek innego).

Jaka może być metoda uzyskania tego rodzaju rozdzielczości?

Rozważam różne podejścia, ale nie wiem, czy któreś z nich spełni wymagania dotyczące rozdzielczości. Ponieważ w moim istniejącym systemie nie ma wielu ograniczeń, nie mam nic przeciwko nawet złożonej / nieporęcznej implementacji, pod warunkiem, że jest wystarczająco precyzyjna.

Oto kilka moich dotychczasowych pomysłów:

(1) Czujniki zasięgu oparte na podczerwieni (tak naprawdę potrzebne są tylko dwa)

(2) Dwa długie zaciski / mikrometry połączone między przedmiotem a bokami

(3) Dwie struny, każda połączona z obiektu z swobodnie zginanym skrzydłem tensometru z boku

Pomysł 4: Zapewni to najlepszą dokładność. Potrzebne będą:

• 2x Precyzyjne prowadnice liniowe.
• 2x Precyzyjne enkodery liniowe .
• 2x Metalowe powiązania.

Podłącz enkoder liniowy do każdego prowadnicy liniowej. Rozmieść dwa slajdy w odstępie 90 ° i przymocuj obiekt do suwaków za pomocą połączeń. Takie enkodery liniowe są używane do precyzyjnych pomiarów. Korzystając z tej metody, można łatwo osiągnąć rozdzielczość 0,01 mm i dokładność 0,1 mm, i prawdopodobnie zrobi to znacznie lepiej.

Pomysł 3: Użyj kamery. Nie wiem, jakie ograniczenia masz na swoim obiekcie, ale jeśli możesz dodać małą diodę LED, śledzenie za pomocą kamery może być kłopotliwe.

Jennifer ma w ofercie szereg czerwonych diod LED. Idealny do olśniewającego i mylącego znajomych.

Zsynchronizuj diodę LED, aby błyskała w czasie, z częstotliwością klatek aparatu, aby uzyskać jeden obraz z włączoną diodą LED i jeden z wyłączoną diodą LED. Odejmij obrazy, a zlokalizowanie diody LED na obrazie jest banalne.

Alternatywnie dodaj filtr podczerwieni do okienka obrazu, diody podczerwieni wokół obiektywu i umieść znacznik odblaskowy na obiekcie. Powinno to być znacznie jaśniejsze niż obiekt lub otoczenie.

Alex modeluje ściągającą taśmę odblaskową, którą mama kazała mu nosić na torbie.

Pomysł 1: Użyj dwóch potencjometrów strunowych .

Ułóż je w odległości około 90º i 1 m od kwadratu, aby obiekt się poruszał, możesz zmierzyć odległość między przedmiotem a doniczką. Możesz użyć trygonometrii, aby obliczyć dokładną pozycję. Widziałem to zrobione i działa dobrze. Czy potrafisz uzyskać dokładność? Powinieneś wykonać następujące czynności:

• Ułóż doniczki w taki sposób, aby wykorzystać około 80% ich zasięgu.
• Buforuj sygnały z puli za pomocą obserwatorów wzmacniaczy operacyjnych (precyzyjne opampy dobrej jakości).
• Użyj dobrej jakości 12-bitowego ADC z odpowiednio rozmieszczoną płytką drukowaną.
• Spraw, aby system był mechanicznie solidny i sztywny.
• Upewnij się, że sznurki wychodzą z małej dziury.

W ten sposób można oczekiwać osiągnięcia zakresu ADC około 3000 kroków. To daje około 0,1 mm rozdzielczości. Teraz, aby uzyskać dokładność. Musisz ostrożnie skalibrować system. Dokładnie zmierz położenie obiektu w kilku lokalizacjach i skoreluj te odczyty z pomiarami. To może z łatwością dać ci dokładność 1 mm.

Pomysł 2: Użyj czujnika wstąpienia . Dają one 6 stopni swobody (X, Y, Z, przechylenie, pochylenie, odchylenie), co jest znacznie więcej niż potrzebujesz, i może być nieco drogie, ale jest to gotowe rozwiązanie.

System składa się ze stacjonarnego nadajnika i ruchomego odbiornika. System może określić pozycję i orientację odbiornika względem nadajnika.

Dokładność jest określona na 1,4 mm, ale prawdopodobnie można ją poprawić, ostrożnie kalibrując.

Pomysł 5: Cyfrowy długopis i papier w kropki.

Możesz zdobyć te niesamowite długopisy, które mogą nagrywać wszystko, co napiszesz. Długopisy zawierają mały aparat, który podczas pisania patrzy na papier. Jednak tak naprawdę nie patrzy na atrament, który nałożyłeś, zamiast tego patrzy na wzór małych kropek na papierze. (Musisz kupić ten specjalny papier lub możesz go wydrukować).

Jeden z nich z łatwością spełniłby Twoją specyfikację.

Zrobiłem projekt na ten temat, a metoda sekstanta działa dobrze, szczególnie na krótkim dystansie, ale ma swój martwy punkt, poniżej pewnej odległości, nie zadziała. Ponadto, jeśli masz więcej źródeł oświetlenia, będzie to błędne. Dokładność pomiaru jest funkcją jakości zastosowanej kamery i separacji między kamerą a źródłem oświetlenia.

Mam nadzieję, że to pomaga!

to, co opisujesz, to zasadniczo stół lub tablet do digitalizacji.

Kiedy pracowałem dla OEM fotogrametrii, nasze stoły digitalizacyjne miały około metra kwadratowego, a następnie były (i być może teraz) używane przez kartografów itp. Składały się one ze szklanego stołu z cienkimi miedzianymi drutami przymocowanymi do tylnej części stołu w formie siatki ; oraz urządzenie wskazujące (celownik), które zawierało cewkę elektromagnetyczną.

Obwody logiczne wysyłałyby impulsy elektryczne wzdłuż drutów miedzianych w osiach X i Y; impulsy te byłyby odbierane przez cewkę i przetwarzane przez cyfrowe liczniki w celu obliczenia dokładnej pozycji XY urządzenia wskazującego z dokładnością do setnych cala.

Jeśli z jakiegoś powodu nie możesz użyć urządzenia wskazującego w swoim projekcie, możesz spróbować dołączyć pantograf.