Идеи для измерения 2D-положения объекта, ограниченного плоскостью XY

Я работаю над проектом, и возник аспект, в котором я хотел бы измерить (непрерывно отслеживать) положение X и Y объекта на двухмерной плоскости. Объект перемещается человеком, движение объекта ограничено 2D-плоскостью (поэтому смещение по оси Z отсутствует).

Ограничения:

• Я хотел бы, чтобы измеренное разрешение положения составляло 1 мм, в идеале 0,5 мм или лучше.
• Пространство, по которому движется объект, составляет 30 см х 30 см.
• Какой бы метод измерения я не использовал, он не должен существенно ограничивать движение объекта.
• Также, пожалуйста, просто предположите, что плоскость, по которой движется объект, представляет собой воздух, а НЕ фактическую твердую поверхность (по конкретным причинам проекта, которые трудно выразить словами).
• Хорошей новостью является то, что: объект полностью исправен и может быть изменен по мере необходимости (светодиод сверху или цепочка вложений или что-то еще).

Какой может быть метод для получения такого разрешения?

Я рассматриваю различные подходы, но я не знаю, будет ли какой-либо из них удовлетворять требованию разрешения. Поскольку в моей существующей системе не так много ограничений, я согласен даже со сложной / громоздкой реализацией, лишь бы она была достаточно точной.

Вот пара моих идей на данный момент:

(1) Инфракрасные датчики дальности (на самом деле нужны только два)

(2) Два длинных штангенциркуля / микрометра, соединенных от объекта к сторонам

(3) Две струны, каждая из которых соединена от объекта со свободно изгибающимся листом тензодатчика на стороне

Идея 4: Это даст вам лучшую точность. Вам понадобится следующее:

• 2x Прецизионные линейные слайды.
• 2x Прецизионные линейные энкодеры .
• 2x Металлические связи.

Прикрепите линейный датчик к каждому линейному слайду. Расположите два слайда на расстоянии 90º и прикрепите объект к ползункам, используя связи. Подобные линейные энкодеры используются для точных измерений. Используя этот метод, вы можете легко достичь разрешения 0,01 мм и точности 0,1 мм, и, вероятно, будете делать это намного лучше.

Идея 3: использовать камеру. Я не знаю, какие у вас есть ограничения на ваш объект, но если вы можете добавить крошечный светодиод, то слежение с помощью камеры может быть пустяком.

Дженнифер предлагает спортивные трекеры с красными светодиодами. Идеально подходит для ослепления и запутывания ваших друзей.

Синхронизируйте светодиод, чтобы он мигал во времени с частотой кадров камеры, чтобы вы получили одно изображение с включенным светодиодом, а другое - с выключенным светодиодом. Вычтите изображения, и расположение светодиода в изображении тривиально.

В качестве альтернативы, добавьте ИК-фильтр к камере, ИК-светодиоды вокруг объектива и нанесите светоотражающий маркер на объект. Это должно отображаться намного ярче, чем объект или окружение.

Алекс моделирует какую-то светоотражающую ленту, которую мама заставила его надеть на сумку.

Идея 1: использовать два струнных потенциометра .

Расположите их на расстоянии около 90º и на расстоянии 1 метра от квадрата, чтобы объект перемещался, чтобы вы могли измерить расстояние между объектом и горшком. Вы можете использовать некоторую тригонометрию, чтобы вычислить точное положение. Я видел это сделано, и это работает хорошо. Можете ли вы получить точность? Вы должны сделать следующее:

• Расставьте горшки таким образом, чтобы использовать около 80% их диапазона.
• Буферизуйте сигналы от горшков с последователями операционного усилителя (операционные усилители хорошего качества).
• Используйте качественный 12-разрядный АЦП с правильно спроектированной печатной платой.
• Сделать систему механически надежной и жесткой.
• Убедитесь, что струны выходят из небольшого отверстия.

Таким образом, вы можете рассчитывать на диапазон АЦП около 3000 шагов. Это дает вам разрешение около 0,1 мм. Теперь, чтобы получить точность. Вам нужно будет тщательно откалибровать систему. Точно измерьте положение объекта в нескольких местах и ​​сопоставьте эти показания с измерениями. Это может легко дать вам точность 1 мм.

Идея 2: использовать датчик вознесения . Они дают вам 6 степеней свободы (X, Y, Z, крен, тангаж, рыскание), что намного больше, чем вам нужно, и может быть немного дороже, но это готовое готовое решение.

Система состоит из стационарного передатчика и движущегося приемника. Система может сказать вам положение и ориентацию приемника относительно передатчика.

Точность указана на уровне 1,4 мм, но вы, вероятно, можете улучшить ее с помощью тщательной калибровки.

Идея 5: Цифровая ручка и адресная бумага.

Вы можете получить эти удивительные ручки, которые могут записывать все, что вы пишете розыгрыш. Ручки содержат крошечную камеру, которая смотрит на бумагу, пока вы пишете. Тем не менее, он на самом деле не смотрит на чернила, которые вы положили, а на узор из крошечных точек на бумаге. (Вам нужно купить эту специальную бумагу, или вы можете распечатать ее).

Один из них легко сможет удовлетворить ваши требования.

Я сделал проект по этому вопросу, и метод секстанта работает нормально, особенно на коротких дистанциях, но у него есть слепая зона, ниже определенного расстояния, он не будет работать. Плюс, если у вас есть больше источников освещения, это будет ошибочным. Точность измерения зависит от качества используемой камеры и расстояния между камерой и источником освещения.

Надеюсь, это поможет!

То, что вы описываете, по сути представляет собой таблицу оцифровки или планшет.

Когда я работал на OEM фотограмметрии, наши таблицы оцифровки имели площадь около метра и тогда (и, возможно, сейчас) использовались картографами и т. Д. Они состояли из стеклянного стола с тонкими медными проволоками, прикрепленными к задней части стола в виде сетки. ; и указательное устройство (перекрестие), которое содержит электромагнитную катушку.

Логические цепи посылали электрические импульсы по медным проводам по осям X и Y; эти импульсы будут улавливаться катушкой и обрабатываться цифровыми счетчиками для расчета точного положения XY указывающего устройства с точностью до сотых долей дюйма.

Если по какой-то причине вы не можете использовать указательное устройство в своем проекте, вы можете попробовать подключить пантограф.